Новый интересный исследовательский проект шведского Линчёпингского университета продемонстрировал, как корни растений могут использоваться в качестве накопителей энергии. Ученые рассматривают процесс, который требует полива растений специальным раствором, чтобы сделать их корни электропроводящими, как доказательство концепции суперконденсатора на основе корней, а также для биогибридных систем, которые объединяют биологические процессы с электронными функциями.
Этот прорыв, осуществленный в Лаборатории органической электроники университета, основан на предыдущих исследованиях, проведенных группой Electronic Plants Group д-ра Элени Ставриниду. В 2015 году эти ученые смогли создать электрические цепи в сосудистой ткани роз, добавив в растения проводящий полимер под названием PEDOT, который затем использовался для формирования транзисторов. В 2017 году ученые добавили вместо него конъюгированный олигомер под названием ETE-S, который образовал полимеры внутри растения, превратившиеся в электрические проводники, способные накапливать энергию.
«Ранее мы работали с черенками растений, которые смогли впитать и организировать проводящие полимеры или олигомеры», - говорит Ставриниду. «Однако черенки растений могут выжить только несколько дней, и растение больше не растет. В этом новом исследовании мы используем интактные растения, обычную фасоль, выращенную из семян, и мы показываем, что растения становятся электрически проводящими, когда их поливают раствором, содержащим олигомеры».
Бобовое растение, используемое в экспериментах команды, называется Фасоль обыкновенная (лат. Phaseolus vulgaris) и полимеризует конъюгированный олигомер ETE-S, содержащийся в поливочном растворе, в рамках естественного процесса. В результате на его корнях появляется проводящая пленка из полимера, и вся его корневая система превращается в сеть проводников, которые остаются электрически активными более четырех недель.
Крупный план электронных корней, образующихся при поливе фасоли специальным раствором. Фото: Thor Balkhed
Ученые адаптировали это для использования в качестве суперконденсатора, при этом корни действуют как электроды системы во время зарядки и разрядки. Они обнаружили, что он может хранить в 100 раз больше энергии, чем их предыдущие системы, которые использовали только стебли растений, и что это, по-видимому, мало влияло на благополучие самого растения, позволяя использовать систему в течение длительных периодов времени.
«У растения развивается более сложная корневая система, но в остальном это не влияет: оно продолжает расти и производить бобы», - говорит Ставриниду.
По мнению исследователей, эта работа представляет собой многообещающий путь интеграции энергетических систем в живые растения без ущерба для их биологических функций. Мы видели ряд интересных исследовательских проектов, посвященных подобным биогибридным системам, некоторые из которых направлены на превращение растений в органические датчики для наблюдений, а другие связаны с растениями-киборгами, которые могут двигать сами себя к свету. Разработка электронных корней учеными Линчёпингского университета может послужить полезным дополнением к этой области исследований.
Исследование опубликовано в журнале Materials Horizons.
Источник: Linköping University
