تبدیل ریشه گیاه لوبیا به ابزار الکترونیکی ذخیره انرژی!

به گزارش نیواطلس، پژوهش جدید و جالبی که در "دانشگاه لینشوپینگ"(Linköping University ) سوئد انجام شده است، نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از ریشه گیاهان به عنوان ابزار ذخیره انرژی استفاده کرد. دانشمندان، این فرآیند را که به آبیاری گیاهان با محلول خاصی نیاز دارد تا رسانایی الکتریکی ریشه‌ها حفظ شود، به عنوان شاهدی برای اثبات ابرخازن‌های مبتنی بر ریشه و همچنین سیستم‌های بیوهیبریدی ارائه داده‌اند که فرآیندهای بیولوژیکی را با عملکرد الکترونیکی ترکیب می‌کنند.

این پژوهش، بر پروژه‌های پیشین مبتنی است که به سرپرستی دکتر "النی استاورینیدو"(Eleni Stavrinidou)، پژوهشگر دانشگاه لینشوپینگ انجام شده‌اند. این گروه پژوهشی در سال ۲۰۱۵ توانستند با استفاده از یک پلیمر رسانا موسوم به "PEDOT"، مدارهای الکتریکی را در بافت آوندی گل رز بسازند و سپس، از آنها برای ساخت ترانزیستورها استفاده کردند. پژوهشگران در سال ۲۰۱۷، یک الیگومر موسوم به "ETE-S" را اضافه کردند که پلیمرهایی را در گیاه تشکیل می‌داد و آنها را به رساناهای الکتریکی با قابلیت ذخیره انرژی تبدیل می‌کرد.

استاورینیدو گفت: ما پیشتر با قلمه‌های گیاهی کار کرده‌ایم که می‌توانستند پلیمرها یا الیگومرهای رسانا را جذب و سازمان‌دهی کنند. در هر حال، قلمه‌های گیاه فقط چند روز می‌توانند زنده بمانند و گیاه دیگر رشد نمی‌کند. ما در این پژوهش جدید، از گیاهان دست نخورده استفاده کردیم؛ یک گیاه لوبیای معمولی که از دانه رشد می‌کند. ما نشان داده‌ایم که آبیاری گیاهان با محلول حاوی الیگومرها، آنها را به رسانای الکتریکی تبدیل می‌کند.

گیاه مورد استفاده در این پژوهش، لوبیای معمولی با نام علمی "فاسئولوس ولگاریس"(Phaseolus vulgaris) است و الیگومر ETE-S موجود در محلول آبیاری را به عنوان بخشی از یک فرآیند طبیعی، پلیمریزه می‌کند. این گیاه، یک لایه پلیمری رسانا را روی ریشه‌های خود می‌بیند و کل سیستم ریشه خود را به شبکه‌ای از رساناها تبدیل می‌کند که بیش از چهار هفته از نظر الکتریکی فعال باقی می‌ماند.

دانشمندان، این گیاه را برای استفاده به عنوان ابرخازن و ریشه‌های آن را به عنوان الکترودهای سیستم هنگام شارژ و تخلیه تطبیق دادند. آنها دریافتند که این سیستم می‌تواند ۱۰۰ برابر بیشتر از سیستم‌های پیشین که فقط از ساقه‌های گیاه استفاده می‌کردند، انرژی ذخیره کند. به نظر می‌رسد که این موضوع، اثر کمی بر سلامت خود گیاه داشته باشد و همین ویژگی امکان می‌دهد که سیستم برای زمان طولانی مورد استفاده قرار بگیرد.

استاورینیدو ادامه داد: این گیاه، سیستم ریشه پیچیده‌تری را ایجاد می‌کند اما تحت تاثیر آن قرار نمی‌گیرد و به رشد و تولید لوبیا ادامه می‌دهد.

این کار از نظر پژوهشگران، مسیری امیدوارکننده را برای ادغام سیستم‌های انرژی در گیاهان زنده بدون به خطر انداختن عملکردهای بیولوژیکی آنها ارائه می‌کند. ما پروژه‌های پژوهشی جالبی را دیده‌ایم که بر سیستم‌های بیوهیبریدی مشابه متمرکز شده‌اند و هدف برخی از آنها، تبدیل کردن گیاهان به حسگرهای نظارتی آلی و گروه‌های دیگری شامل گیاهان سایبورگ است که می‌توانند خود را به سمت نور سوق بدهند. توسعه ریشه‌های الکترونیکی توسط دانشمندان دانشگاه لینشوپینگ می‌تواند یک مکمل سودمند برای این حوزه پژوهشی باشد.

این پژوهش، در مجله "Materials Horizons" به چاپ رسید.