طراحی مدار الکترونیکی با اجزای گیاهی

در این مطالعه، محققان نشان دادند که عناصر مختلف مدار الکترونیکی و نیز سیم‌های رابط را می‌توان درون یک گیاه جای داد و این امر می‌تواند کاربردهای زیادی در دانش الکترونیک داشته باشد.

گیاهان ارگانیزم‌های بسیار پیچیده‌ای هستند که در آنها، سیگنال‌های یونی و نیز هورمون‌ها کارکردهای ضروری برای حیات را انجام می‌دهند. با این وجود، روند انجام فعالیت‌های مختلف ارگانیزم گیاهی بسیار کند بوده و به همین دلیل، مطالعه آن کاری دشوار است. مجهز کردن گیاهان به قابلیت کاربرد الکترونیکی می‌تواند سبب شود که سیگنال‌های الکترونیکی با فرآیندهای شیمیایی طبیعی خود گیاه ترکیب شود. به این ترتیب، کنترل مسیرهای شیمیایی گیاه می‌تواند راه را برای ساخت سلول‌های سوختی مبتنی بر فتوسنتز، انواع حسگرهای طبیعی و نیز دستگاه‌هایی که از عملکرد طبیعی گیاه نیز سود می‌برند هموارتر سازد.

دکتر اوو نیلسون (استاد زیست شناسی تولید مثل گیاهان و مدیر مرکز علوم گیاهی اوما در سوئد) در این پژوهش فعالیت داشته است. دکتر نیلسون می­گوید: «در گذشته، هیچ ابزار خوبی برای ارزیابی میزان غلظت انواع مولکول­های مختلف در گیاهان زنده نداشتیم. اما اکنون با استفاده از این فناوری می­توانیم میزان مواد مختلف در گیاهان را سنجیده و حتی بر رشد گیاه نیز تاثیر بگذاریم. فکر می­کنم فرصت­های بی­شماری برای ما ایجاد شده است.»

ایده قرار دادن مدارهای الکترونیکی به صورت مستقیم درون گیاهان به منظور افزایش بهره وری صنعت کاغذسازی، از سالهای دهه 1990 میلادی آغاز شد. در آن زمان، یکی از دانشگاه­های سوئد به فکر قرار دادن مدار الکترونیکی درون کاغذ بود. با این وجود، این تلاش­ها در آن دوران به خاطر تردید سرمایه گذاران به اجرایی شدن این پروژه متوقف شد.

اما این بار، این تیم پژوهشی با دریافت بودجه­ای مناسب در سال 2012، تلاش­ها برای گنجاندن مدار الکترونیکی درون گیاه را آغاز کرد. این تیم تلاش­های زیادی برای قرار دادن نوع پلیمر رسانا درون ساقه گل رز به انجام رساند. فقط یک نوع پلیمر با نام PEDOT-S توانست به خوبی در آوندهای این گیاه قرار گیرد، بدون اینکه مانعی برای انتقال آب و مواد مغذی در این لوله ها ایجاد کند. این آوندها نقش سیم را در این مدار ایفا می­کردند. این پژوهشگران با ترکیب الکترولیت اطراف این مسیرها توانستند نوعی ترانیزیستور طبیعی ایجاد کنند که می­تواند سیگنال­های یونی را به خروجی الکترونیکی تبدیل کند. این ترازیستور آوندی می­تواند عملکردی دیجیتالی نیز داشته باشد.

البته این پژوهش را می­توان گام نخست برای ترکیب الکترونیک با زیست شناسی گیاهی دانست. اما این حوزه جدید می­تواند در آینده کاربردهای زیادی به ویژه در زمینه انرژی، فعالیت­های پایدار زیست محیطی و حتی استفاده­های جدید از گیاهان داشته باشد.

جزئیات مربوط به این پژوهش در نشریه Science Advances منتشر شده است. 

No tags for this post.