گیاهان الکترونیک؛ منبع انرژی سبز

منتشر شده در پنج شنبه, 15 اسفند 1398 18:26

دانشمندان مدارهای الکتریکی را داخل گیاهان ایجاد می‌کنند.

گیاهان منبع اصلی غذا هستند و انرژی لازم برای اکثر موجودات زنده را تأمین می‌کنند. پایه سوخت‌های فسیلی هستند و نیازهای انرژی دنیای مدرن را برآورده می‌سازند. اما سوزاندن سوخت‌های فسیلی آثار نامطلوبی نیز برجای می‌گذارد. پس چگونه می‌توان انرژی نهفته در گیاهان را با کمترین آثار زیانبار تحت کنترل درآورد؟

یک راه احتمالی برای تبدیل گیاهان به نیروگاه‌های خورشیدی، تبدیل نور خورشید به یک انرژی کارآمدتر مانند انرژی الکتریکی است. دانشمندان به دنبال روشی برای به دام انداختن مستقیم انرژی گیاهان با تبدیل ساختارهای داخلی آنها به مدارهای الکتریکی، هستند.

گیاهان واجد لوله‌های پر از آب به نام "عناصر زایلم" هستند که آب را از ریشه‌ها به برگ‌ها منتقل می‌کنند. جریان آب، مواد مغذی و سیگنال‌های شیمیایی را منتقل و توزیع می‌کند. جریان آب در زایلم حاصل نیروی پیوستگی بین مولکول‌های آب است. هنگامی‌که مولکول آب در یک برگ تبخیر می‌شود، زنجیره‌ای از مولکول‌های پشت سر خود را به واسطه نیروی پیوستگی می‌کشد و آب از ریشه به سمت اندام‌های هوایی به جریان می‌افتد.

محققان فنلاندی که تحقیقاتشان در PNAS منتشر شده است، یک ماده شیمیایی به نام ETE-S را ایجاد کرده‌اند که رسانای الکتریکی است و مورد تغذیه برشی از گل رز قرار می‌گیرد و با جریان آب در زایلم جابجا می‌شود، در برگ و گلبرگ نفوذ می‌کند، اطراف سلول‌های آنها را فرامی‌گیرد و یک شبکه جامد پیچیده الکترونیکی که می‌تواند مانند یک سیم رسانا، الکتریسیته را منتقل و مانند یک خازن، انرژی را ذخیره کند، شکل می‌دهد. وقتی رزها با ETE-S تیمار می‌شوند، همان مواد شیمیایی واکنش‌پذیر را تولید می‌کنند که برای کشتن میکروارگانیسم‌‌های مهاجم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هنوز چالش‌هایی در مسیر این کشف وجود دارد تا بتواند پتانسیل کامل خود را به دست آورد. مهم‌ترین آنها یافتن راهی برای وارد کردن ETE-S (یا بعضی از مواد شیمیایی پیشرفته‌تر) به گیاهان دست نخوردۀ زنده است.

اگر بتوان مخازن و مدارهای الکتریکی گیاهان الکترونیک را طوری ترکیب کرد که مستقیماً انرژی فتوسنتزی را وارد مسیر خود کنند، یک منبع انرژی سبز ایجاد شده است.

این فناوری همچنین می‌تواند به درک بهتر قاعده و نظم گیاهان کمک کند. گیاهان مانند جانوران سیستم عصبی ندارند، اما از سیگنال‌های الکتریکی هم برای کنترل سلول‌های منفرد و هم برای انتقال پیام بین بخش‌های مختلف گیاه استفاده می‌کنند. مثلاً در گیاه venus flytrap در اثر ضربه، مکانیسمی فعال می‌شود که حاصل ایجاد پالس‌های الکتریکی است. ساخت مدارهای الکتریکی در گیاهان اجازه می‌دهد به راحتی به این پیام‌ها گوش داد. شاید زمانی که "زبان" گیاهان بهتر درک شود، بتوان به گیاه دستورالعمل داد. به عنوان مثال، وقتی بفهمیم که گیاه در معرض خطر بیماری قرار دارد، سیستم‌های دفاعی آنها را روشن می‌کنیم.

شاید بتوان گیاهان الکترونیکی ایجاد کرد که مانند ماشین‌ها عمل کنند. اگر یک محصول بتواند به ما بگوید که آب یا کود خیلی کمی دارد یا مورد حمله حشرات قرار گرفته است، می‌توان منابع را به جایی که گیاه نیاز بیشتری دارد، جابجا کرد و کارایی کشاورزی را بهبود بخشید. شاید یک روز حتی بتوان از این تکنولوژی برای تنظیم عطر گل استفاده کرد تا با خلق و خوی صاحب گل منطبق باشد.

ترجمه و تلخیص: سارا هجری

به سفارش مرکز جامع اطلاع رسانی زیست فناوری کشاورزی

کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری

منبع