Ученые научились передавать электрические сигналы растениям
Группа ученых во главе с Технологическим университетом Наньян в Сингапуре (NTU Singapore) разработала устройство, которое может передавать электрические сигналы на растения и от них. Исследователи отмечают, что их разработка приведет к созданию новых технологий, использующих растения.
Команда NTU разработала свое устройство связи с растениями, прикрепив соответствующий электрод (кусок проводящего материала) к поверхности растения - венериной мухоловке - с помощью мягкого и липкого клея, гидрогеля. Это позволилот ученым достичь двух целей: улавливать электрические сигналы для отслеживания реакций растения на окружающую среду; и передавать электрические сигналы растению, чтобы оно, например, "закрылось".
Ученые десятилетиями знали, что растения излучают электрические сигналы, чтобы ощущать окружающую среду и реагировать на нее. Исследовательская группа NTU считает, что развитие способности измерять электрические сигналы растений создаст возможности для множества полезных приложений. Например, можно создать роботов на основе растений - они помогут собирать хрупкие предметы. Также улавливание и передача электрических сигналов от растения и обратно поспособствуют повышению продовольственной безопасности за счет обнаружения болезней в ранних посевах.
Проблема в том, что электрические сигналы растений очень слабые и могут быть обнаружены только тогда, когда электрод хорошо контактирует с поверхностями растений. Шершавая, восковая и неровная поверхность растений затрудняет установку любого тонкопленочного электронного устройства и обеспечивает надежную передачу сигнала.
С помощью термогеля, который постепенно превращается из жидкости в растяжимый гель при комнатной температуре, устройство связи легко прикрепить к растениям с различной текстурой поверхности. Кроме того, такой гель обеспечивает качественное обнаружение сигналов, несмотря на то, что растения движутся и растут в зависимости от окружающей среды.
Кроме того, команда NTU использовала принцип электрокардиографии (ЭКГ). Этот метод исследования используется для обнаружения сердечных аномалий путем измерения электрической активности, генерируемой органом.
В качестве доказательства концепции ученые взяли свое устройство связи растений и прикрепили его к поверхности венериной мухоловки - хищного растения с волосатыми лепестками листьев, которые при срабатывании закрываются над насекомыми.
Устройство имеет диаметр 3 мм и безвредно для растений. Это не влияет на способность растения к фотосинтезу при успешном обнаружении электрических сигналов от растения. Используя смартфон для передачи на устройство электрических импульсов с определенной частотой, команда заставила венерину мухоловки закрывать свои листья по требованию за 1,3 секунды.
Исследователи также прикрепили растение к роботизированной руке и с помощью смартфона и устройства связи стимулировали ее листок, чтобы он закрылся и взял кусок проволоки диаметром полмиллиметра.
Работа ученых, опубликованная в научном журнале Nature Electronics в январе, демонстрируют перспективы будущего проектирования технологических систем на основе растений. Их подход может привести к созданию более чувствительных роботов-захватов для захвата хрупких объектов, которым могут повредить существующие жесткие системы.
