bóng bán dẫn hoa hồng 01.12.2015

Một sinh vật sống, trong đó các mô tế bào của chính nó được bổ sung bằng vật liệu nhân tạo, một nửa bao gồm dây và vi mạch, là một nhân vật thường thấy trong các bộ phim và sách khoa học viễn tưởng. Và bất chấp những tiến bộ trong lĩnh vực chân tay giả, bất chấp những tiến bộ của khoa học thần kinh đang cố gắng thu hẹp khoảng cách giữa điện tử và não, có vẻ như những sinh vật sinh học như vậy, nếu chúng xuất hiện, sẽ là một tương lai rất xa. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu từ Đại học Linköping Magnus Berggren và các đồng nghiệp báo cáo rằng họ đã trồng được một loại hoa hồng cyborg có thể thay đổi màu sắc của lá bằng tín hiệu điện.

Ý tưởng ban đầu nảy sinh trong phòng thí nghiệm của Berggren gần 15 năm trước là "nghe trộm" các quá trình sinh hóa xảy ra trong cây và nếu có thể, hãy học cách kiểm soát chúng. Ở đây, tất nhiên, chúng ta có thể nhớ lại kỹ thuật di truyền, cho phép bạn can thiệp vào chương trình di truyền của cơ thể, bật hoặc tắt một số gen nhất định, đạt được hiệu quả sinh lý mong muốn vào đúng thời điểm. Những thành công của kỹ thuật di truyền khó có thể được đánh giá quá cao, và chúng đặc biệt tuyệt vời chỉ với những cây dễ làm việc hơn và có bộ gen của chúng có thể chịu được rung lắc khá mạnh. Tuy nhiên, ở Thụy Điển, triển vọng về thực vật biến đổi gen - nếu chúng ta nói về ứng dụng thực tế của chúng trong nông nghiệp - thì khiêm tốn hơn nhiều so với ở Mỹ. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã suy nghĩ về những gì có thể là một giải pháp thay thế cho các phương pháp kỹ thuật di truyền, và kết quả là họ quyết định tạo ra không phải một loại cây biến đổi gen mà là một nhà máy điện tử.

Nhiệm vụ là cung cấp dây cho các sinh vật thực vật, có thể nói là không cần phẫu thuật, để chúng tự hình thành ngay tại chỗ. Để làm được điều này, cần phải tìm ra một loại polymer, thứ nhất, tương thích sinh học, thứ hai, có thể hòa tan trong nước và thứ ba, cho phép ghi lại những gì đang xảy ra bên trong nhà máy và gửi tín hiệu bên trong nó. Từ dung dịch, các phân tử monome sẽ đi qua các mạch thực vật và trùng hợp trong chúng, tạo thành các dây dẫn chạy xuyên qua toàn bộ cây, từ rễ đến lá. Hơn mười hai chất hữu cơ đã được thử, nhưng mọi thứ kết thúc bằng sự tắc nghẽn của hệ thống rễ, hoặc các phân tử, từng ở trong hoa hồng, không được tập hợp thành cấu trúc dẫn điện. Cuối cùng, các tác giả của công trình đã giải quyết được PEDOT-S: H, một hợp chất hữu cơ hòa tan trong nước được sử dụng trong các thiết bị điện tử in.

Tăng lên qua hệ thống mạch của thực vật, các phân tử PEDOT-S: H bị mất một nguyên tử hydro, và do nguyên tử lưu huỳnh được giải phóng, chúng tạo thành chuỗi polyme dài 10 cm. Sử dụng điện cực vàng nối với hoa hồng, có thể thấy rằng nhà máy hoạt động giống như một bóng bán dẫn, và hiệu suất đó hoàn toàn có thể so sánh với một bóng bán dẫn đơn giản chỉ được lắp ráp từ các phân tử polyme. Trong một thí nghiệm khác, lá của những bông hồng sống, chưa cắt được tẩm dung dịch PEDOT với sợi nano xenlulo bằng cách sử dụng thiết lập chân không - kết quả là các nhà nghiên cứu có thể thay đổi màu sắc của lá (không phải cánh hoa!) Thành màu xanh lam- phạm vi màu xanh lá cây bằng cách áp dụng hiện tại của các điện áp khác nhau. (Cũng cần nhấn mạnh rằng ở đây các thiết bị điện tử hữu cơ được hình thành không phải từ rễ qua thân mà trực tiếp ở lá.) Kết quả của các thí nghiệm được công bố trên tạp chí Science Advances.

Bản thân các nhà thiết kế "bông hồng cyborg" tin rằng thí nghiệm của họ sẽ là cơ sở để nghiên cứu sâu hơn, và trong tương lai, với sự trợ giúp của những sợi dây hữu cơ như vậy, sẽ có thể điều chỉnh nền nội tiết tố trong cây nông nghiệp, kích thích tăng trưởng, khả năng sinh sản, v.v ... Tất nhiên, người ta có thể đặt câu hỏi rằng hoạt động như vậy ảnh hưởng như thế nào đến bản thân cây trồng, và liệu nó có chết sớm do sự hiện diện của các thiết bị điện tử hữu cơ trong chính nó hay không.

Tuy nhiên, theo Magnus Berggren, những cây thí nghiệm mà họ thử nghiệm với việc thay đổi màu sắc của lá vẫn còn sống, và những chiếc lá vẫn ở cùng chúng. Tuy nhiên, người ta không thể hạ thấp ý kiến ​​của những người hoài nghi, những người tin rằng chúng ta “chỉ” là một tác phẩm nghệ thuật xuất sắc mà không có triển vọng thực tế, và bằng cách này hay cách khác, những nhà máy điện tử như vậy vẫn chưa chứng minh được ưu điểm của chúng so với những cây biến đổi gen.