Βιονικά τριαντάφυλλα λειτουργούν ως κυκλώματα και τρανζίστορ

Στο μέλλον μπορεί να καλλιεργούμε ηλεκτρονικούς υπολογιστές στον κήπο μας: ερευνητές στη Σουηδία ανέπτυξαν ηλεκτρονικά φυτά, καθώς κατάφεραν για πρώτη φορά να δημιουργήσουν ψηφιακά και αναλογικά κυκλώματα με καλώδια και τρανζίστορ μέσα σε ζωντανά τριαντάφυλλα.

Επιστήμονες του Εργαστηρίου Οργανικών Ηλεκτρονικών του Πανεπιστημίου του Λινκέπινγκ, με επικεφαλής τον καθηγητή Μάγκνους Μπέργκρεν και την Δρ Ελένη Σταυρινίδου χρησιμοποίησαν το αγγειακό σύστημα (ξύλωμα) και τα φύλλα των τριαντάφυλλων για να δημιουργήσουν ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η δημιουργία ηλεκτρονικών φυτών (ή κυβερνο-φυτών) μπορεί να έχει διάφορες μελλοντικές εφαρμογές στο πεδίο των βιοηλεκτρονικών. Η προσθήκη ηλεκτρονικών συστατικών στα φυτά ανοίγει το δρόμο για να συνδυασθούν τα ηλεκτρονικά σήματα με τις βιοχημικές διαδικασίες του φυτού.

Με αυτό τον τρόπο, μπορεί στο μέλλον να υπάρξουν κυψέλες καυσίμου μέσα στα ίδια τα φυτά, οι οποίες θα λειτουργούν με φωτοσύνθεση κάνοντας μετατροπή των σακχάρων των φυτών σε ηλεκτρισμό. Έτσι, τα ίδια τα φυτά μπορεί κάποτε να μετατραπούν σε φωτοβολταϊκά.

Ακόμη, μπορεί να δημιουργηθούν βοτανικοί αισθητήρες που θα καταγράφουν τις ορμόνες των φυτών, καθώς και άλλες συσκευές που θα ρυθμίζουν εκ των έσω την ανάπτυξη και άλλες λειτουργίες των φυτών. Κάτι τέτοιο μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες των ιατρικών φυτών και να επιταχύνει την ανάπτυξη νέων φαρμάκων. Επίσης, μπορεί στο απώτερο μέλλον να επιτρέψει στους γεωργούς να δίνουν εντολές στα φυτά πότε θα ανθοφορήσουν και θα ωριμάσουν (π.χ. θα καθυστερούν, αν επικρατεί παγωνιά στο περιβάλλον).

Η Ε.Σταυρινίδου είναι μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Λινκέπινγκ, ειδικευόμενη στο «πάντρεμα» των οργανικών βιοηλεκτρονικών με τα φυτά. Η ελληνίδα επιστήμονας χρησιμοποίησε ένα διαφανές αγώγιμο πολυμερές υλικό (PEDOT-S:Η), το οποίο διέλυσε σε νερό και, στη συνέχεια, βύθισε τριαντάφυλλα μέσα σε αυτό το διάλυμα. Τα φυτά απορρόφησαν μαζί με το νερό και το πολυμερές υλικό, το οποίο κυκλοφόρησε μέσω του αγγειακού συστήματος του φυτού. Μετά από λίγες μέρες, είχαν δημιουργηθεί αυτοσυναρμολογούμενα ‘σύρματα’ μήκους δέκα εκατοστών μέσα στον βλαστό του τριαντάφυλλου, τα οποία -όταν συνδέθηκαν με μια εξωτερική πηγή ηλεκτρισμού- μπορούσαν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα στο εσωτερικό του φυτού.

Συνδυάζοντας τα σύρματα από το οργανικό πολυμερές με έναν ηλεκτρολύτη, η Ελληνίδα ερευνήτρια δημιούργησε ένα επίσης αυτοσυναρμολογούμενο ηλεκτροχημικό τρανζίστορ (διακόπτη), που μετατρέπει τα σήματα ιόντων του φυτού σε ηλεκτρονικά σήματα. Με τα τρανζίστορ αυτά, κατάφερε επίσης να δημιουργήσει ένα είδος ψηφιακής λογικής πύλης.

Άλλα μέλη της ερευνητικής ομάδας κατάφεραν να εισάγουν ηλεκτρονικά στα φύλλα, έτσι ώστε αυτά να γίνουν ηλεκτροχρωματικά, δηλαδή να αλλάζουν χρώμα από πράσινο σε μπλε -και αντίστροφα- μέσω ηλεκτρισμού, σαν να επρόκειτο για ζωντανή οθόνη.

Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει ηλεκτρικά δίκτυα μήκους έως 20 εκατοστών μέσα στο φυτό και οραματίζονται ότι τα φυτά του μέλλοντος, αντί για γενετικές μεταλλάξεις, θα ενσωματώνουν ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Το θέμα, βέβαια, είναι αυτά τα βιο-ηλεκτρονικά να μην καταλήγουν στο στομάχι των ανθρώπων.

«Απ’ όσο γνωρίζουμε, κανένας έως τώρα δεν είχε παράγει ηλεκτρονικά μέσα σε φυτά. Τώρα πια μπορούμε να αρχίσουμε να μιλάμε πραγματικά για ‘ενεργειακά’ φυτά, αφού μπορούμε να τοποθετήσουμε αισθητήρες μέσα στα φυτά και να χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια που σχηματίζεται στη χλωροφύλλη τους, μπορούμε να δημιουργήσουμε ‘πράσινες’ κεραίες ή να παράγουμε νέα υλικά. Το κάθε τι συμβαίνει με φυσικό τρόπο, αξιοποιώντας τα πολύ εξελιγμένα και μοναδικά συστήματα των ίδιων των φυτών», δήλωσε ο Μπέργκρεν και πρόσθεσε ότι «το ίδιο το φυτό βοηθά να δημιουργηθούν οι ηλεκτρονικές συσκευές στο εσωτερικό του». Το επίτευγμα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Science Advances».

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ,ΑΠΕ-ΜΠΕ