كهرباء الزهرة

زاوية – وكالة أنباء العلوم والبيئة

العالم من حولنا مليء بالرسائل، بعضها مرئي وبعضها مخفي. تقوم المواد العضوية العادية بتوصيل ومعالجة الرسائل الأيونية، أي حركة الذرات والجزيئات المشحونة كهربائياً، مثل الرسائل التي تنتقل بين الخلايا الحية. تعرف المواد الإلكترونية كيفية توصيل ومعالجة الرسائل الكهربائية، على سبيل المثال ما يحدث للإلكترونات في الدائرة الكهربائية. هناك أيضًا خيار ثالث - المواد العضوية الإلكترونية، التي تقوم بتوصيل ومعالجة الرسائل الكهربائية والأيونية.

حتى الآن، تمكن العلماء من دمج المكونات الإلكترونية العادية في الكائنات الحية. على سبيل المثال، يمكن توصيل قطب كهربائي بالجسم لقياس النشاط الكهربائي، أو زرع جهاز تنظيم ضربات القلب الاصطناعي لتصحيح إيقاع القلب والتحكم فيه. قدم علماء من السويد مؤخرا دراسة جديدة قالوا فيها إنهم تمكنوا من بناء دائرة كهربائية عضوية داخل كائن حي. تعمل الأنسجة كقالب للدائرة الكهربائية، وهي جزء لا يتجزأ منها. لذا، إذا كنت قد تساءلت يومًا عن ملمس الزهرة، فإن الأبحاث الجديدة تقترب من العثور على إجابة لهذا السؤال.

افعلها بنفسك

وقام الباحثون بزراعة وردة عادية في وعاء يحتوي على سائل موصل للكهرباء، يتكون من الماء والأيونات. كان السائل الذي استخدموه عبارة عن محلول PEDOT (بولي إيثيل إينديوكسي ثيوفين). أساس المحلول هو البوليمر، وهو جزيء عملاق يتكون من وحدات فرعية متكررة، والذي كان في هذه الحالة عبارة عن بوليمر عضوي موصل للكهرباء يستخدم في طباعة الدوائر الكهربائية. يُستخدم PEDOT حاليًا لإنشاء دوائر كهربائية تستهلك القليل من الطاقة، من بين أشياء أخرى في الواجهة بين الأنظمة الإلكترونية والكائنات الحية مثل أجهزة الكشف والأقطاب الكهربائية.

تم امتصاص الوحدات الفرعية من البوليمر المذاب في الماء من خلال الأنابيب الموجودة في ساق الزهرة ووصلت إلى الأنسجة. داخل أنابيب نقل العناصر الغذائية في النبات، تسود ظروف كيميائية مختلفة عما كانت عليه في المحلول الأصلي، ونتيجة لذلك، خضع البوليمر الموصل للتجميع الذاتي إلى خيوط رفيعة يزيد طولها عن 5 سنتيمترات.

والآن قام الباحثون بربط أجهزة كشف الذهب المغطاة ببوليمر PEDOT بالأسلاك الموجودة داخل المصنع وبالتالي نجحوا في إنشاء ترانزستورات وهي عبارة عن مكونات إلكترونية مصنوعة من مادة شبه موصلة وتستخدم كمفتاح إلكتروني. وهكذا قاموا بإنشاء دائرة كهربائية بسيطة من مزيج النبات والبوليمر والكاشفات. كان الأداء الإلكتروني لهذه الترانزستورات مشابهًا لأداء الدوائر المطبوعة التقليدية باستخدام بوليمر PEDOT.

ترقيات مستقبلية

تأخذ هذه الدائرة الكهربائية المبتكرة مزيج الكائنات الحية والإلكترونيات خطوة أخرى إلى ما هو أبعد مما نعرفه اليوم. والأمر المثير للاهتمام في هذه الدوائر هو حقيقة أنها لا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي، ويمكنها ذلك

أن يتم بناؤه جزئياً على الأقل عن طريق التجميع الذاتي مع الاستفادة من أنسجة الكائن الحي.

يمكن استخدام مثل هذه الدوائر في المستقبل للمراقبة الفسيولوجية للنباتات - وبهذه الطريقة يمكننا أن نعرف بالضبط حالة النباتات في الوقت الحقيقي، على سبيل المثال إذا كانت تفتقر إلى الماء، أو لديها ما يكفي من العناصر الغذائية أو تعرضت للسموم. كل هذا سيكون مرئيا لنا دون الحاجة لأخذ عينات لإجراء فحوصات مخبرية باهظة الثمن.

من الممكن أنه من خلال هذه التقنية يمكننا التأثير على سلوك النباتات، على سبيل المثال جعلها تنتج المزيد من الفاكهة، أو التحكم في لون الزهور. التطور الآخر المحتمل هو حصاد الطاقة من خلال تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال النباتات، بل وربما يكون من الممكن استخدام هذه التكنولوجيا بدلا من الهندسة الوراثية أو بدلا من تهجين النباتات لتغيير خصائصها.

إلى المقال الأصلي