מדענים יוצרים מעגלים חשמליים בתוך הצמחים

החפרנים עונה 3: ספיישל גיבורי על חלק 3 (יולי 2019).

Anonim

צמחים כוח החיים על כדור הארץ. הם מקור המזון המקורי המספק אנרגיה כמעט לכל אורגניזמים החיים ואת הבסיס של דלקים מאובנים כי להאכיל את דרישות הכוח של העולם המודרני. אבל שריפת שרידי היערות המתים מזמן משנה את העולם בדרכים מסוכנות. האם נוכל לרתום טוב יותר את כוחם של הצמחים החיים כיום?

אחת הדרכים היא להפוך את הצמחים לתחנות כוח סולאריות טבעיות שיכולות להמיר את אור השמש לאנרגיה ביעילות רבה יותר. כדי לעשות זאת, היינו צריכים דרך לקבל את האנרגיה החוצה בצורה של חשמל. חברה אחת מצאה דרך לקצור אלקטרונים שהופקעו על ידי צמחים בקרקע שמתחת להם. אך מחקר חדש מפינלנד בוחן את האנרגיה של הצמחים באופן ישיר על ידי הפיכת המבנים הפנימיים שלהם למעגלים חשמליים.

הצמחים מכילים צינורות מלאים במים הנקראים "אלמנטים של עצה" הנושאים מים משורשיהם לעלים. זרימת המים נושאת ומפיצה גם חומרים מזינים ודברים אחרים כגון אותות כימיים. החוקרים הפינלים, שעבודתם מתפרסמת ב- PNAS, פיתחו חומר כימי שהוזן לתוך חיתוך ורדים כדי ליצור חומר מוצק שיכול לשאת ולאחסן חשמל.

ניסויים קודמים השתמשו בכימיקל הנקרא PEDOT כדי ליצור חוטי מוליך בעצה, אך הוא לא חודר אל תוך הצמח. עבור המחקר החדש, הם תכננו מולקולה הנקראת ETE-S שמייצרת מוליכים חשמליים דומים, אך ניתן גם לבצע אותה בכל מקום שבו זרם המים עובר את העצה.

זרם זה מונע על ידי משיכה בין מולקולות מים. כאשר המים בעלה מתאדים, הוא מושך על שרשרת המולקולות שנותרו מאחור, גורר מים דרך הצמח כל הדרך מן השורשים. אתה יכול לראות את זה בעצמך על ידי הנחת חיתוך הצמח בצביעת מזון וצפייה בצבע לעבור דרך העצה. שיטת החוקרים היתה דומה כל כך לניסוי צבעי המזון, שאותו יכלו לראות במקום שבו צמח המוליך החשמלי שלהם מהצבע.

התוצאה היתה רשת אלקטרונית מורכבת המחלחלת עלים ועלי כותרת, מקיפים את התאים שלהם ומשכפלים את הדפוס שלהם. החוטים אשר יצרו ניהל חשמל עד פי מאה יותר טוב מאלה שנעשו PEDOT יכול גם לאחסן אנרגיה חשמלית באותו אופן כמו רכיב אלקטרוני שנקרא קבל.

E- צמחים

כמה טוב רשתות אלה יצרו מופתע אפילו המפתחים שלהם. זה נראה כי כאשר ורדים טופלו ETE-S, הם הפיקו את אותם כימיקלים תגובתי כי הם משתמשים כדי להרוג מיקרואורגניזמים פולשים. כימיקלים אלו הפכו את היצירה של מוצק מוצק עבודה חשמלית הרבה יותר טוב בתוך הצמח מאשר כאשר נבדק במעבדה.

יש עדיין אתגרים לפני גילוי זה יכול להשיג את מלוא הפוטנציאל שלה. אולי הכי חשוב, הם צריכים למצוא דרך להגיע ETE-S (או קצת יותר משופרת כימיים) לצמחים שלם, חי. אבל היצירה של "צמחים אלקטרוניים", כלומר צמחים עם מעגלים אלקטרוניים משולבים, עכשיו נראה הרבה יותר קרוב.

אז איך יכול e- צמחים לשמש? האפשרות המרגשת ביותר תהיה אם נוכל לשלב אחסון חשמלי של הצמח האלקטרוני והמעגל עם איזושהי דרך להתחבר ישירות לפוטוסינתזה, ובכך ליצור מקור אנרגיה ירוק.

אבל הטכנולוגיה יכולה גם לעזור לנו להבין טוב יותר צמחים רגילים. צמחים אין מערכת העצבים כמו בעלי חיים לעשות, אבל הם עושים שימוש באותות חשמליים הן כדי לשלוט בתאים בודדים ושני לשאת מסרים בין חלקים שונים של הצמח. אולי הדוגמה המרהיבה ביותר לכך היא בעטיפה של ונוס, שבה מנגנון ההצמדה מופעל על ידי דחף חשמלי.

בניית מעגלים חשמליים לצמחים תאפשר לנו להקשיב לתוך מסרים אלה בקלות רבה יותר. אולי כאשר נבין את "שפתם" טוב יותר, נוכל לשלוח הוראות למפעל. לדוגמה הפעלת מערכות ההגנה שלה אם אנו יודעים כי היא בסיכון של המחלה.

אולי נוכל ליצור צמחים אלקטרוניים שפועלים כמו מכונות. אם יבול יכול לספר לנו אם יש בו מעט מדי מים או דשן, או שהוא מותקף על ידי חרקים, נוכל להעביר משאבים למקום שבו הם נחוצים ביותר, שיפור היעילות החקלאית. אולי יום אחד אתה יכול אפילו להשתמש בטכנולוגיה כדי להתאים את ניחוח של פרח כדי להתאים את מצב הרוח שלך.

menu
menu