Tháng 04, 2019
Thứ ba
Thứ Ba, ngày 24/11/2015 17:00 PM (GMT+7)

Tạo ra dòng điện bên trong cây hoa hồng

Các nhà khoa học vừa chế tạo ra được một mạch điện rất tinh vi và nhạy cảm bên trong một đóa hoa hồng.

Những hệ thống mạch điện như thế này sẽ giúp cho các nhà làm vườn quan sát được tường tận chi tiết quá trình phát triển của cây trồng. Thậm chí, với kĩ thuật mới này, họ có thể điều khiển được thời gian ra hoa kết quả của mùa vụ.

Tạo ra dòng điện bên trong cây hoa hồng - 1

Các nhà khoa học cấy ghép những thiết bị điện siêu nhỏ vào thân cây hoa hồng. Nguồn: LINKÖPING UNIVERSITY

Lúc trước, khi muốn khai thác năng lượng từ thực vật, chúng ta phải chặt cây phá rừng, đợi chúng khô đi rồi đốt nhằm lấy nhiệt năng. Nhưng hiện nay, với công nghệ hoàn toàn mới này, chúng ta sẽ khai thác trực tiếp nguồn năng lượng từ thực vật bằng cách cắm các dây nối vào bộ máy quang hợp của chúng. Các cây được cấy ghép vẫn sống rất khỏe mạnh và không gặp bất kỳ tổn thương nào.

Các thiết bị điện trong hệ thống này được tạo thành từ vật liệu hữu cơ có độ dẻo cao. Điều này khiến chúng tương thích với nhiều loại tế bào khác nhau, đồng thời có khả năng ứng dụng vào lĩnh vực phân tích và chữa trị bệnh trên cây trồng. Hiện nay các thiết bị điện tử hữu cơ đã nở rộ và có những bước phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực y sinh.

Khoảng 15 năm trước, các nhà khoa học bắt đầu đặt câu hỏi về việc liệu có thể đặt những thiết bị điện vào bên trong cơ thể thực vật nhằm quan sát quá trình chuyển đổi hóa sinh tinh vi hay không? Nếu điều này có thể thực hiện, các nhà khoa học thậm chí có thể điều khiển được chính xác thời gian ra hoa của cây trồng.

Vào thời điểm đó, ý tưởng này bị cho là điên rồ. Nhưng qua thời gian, ngành sinh học đã có những bước tiến vượt bậc trong kĩ thuật và công nghệ, có thể điều chỉnh được vô số chức năng và quá trình sinh hóa trong cơ thể cây trồng. Tuy nhiên, với những thí nghiệm trên diện rộng như cánh đồng và rừng rậm thì kĩ thuật nổi tiếng nhất của sinh học là chỉnh sửa gen lại không thể áp dụng được. Vì thế, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu chuyển sang xem xét tính hiệu quả của việc sử dụng các thiết bị điện tử hữu cơ.

Các nhà khoa học sẽ sử dụng chính cấu trúc và những đặc điểm sinh học bên trong của cơ thể thực vật kết hợp cùng thiết bị điện mà họ cấy vào để hợp thành một hệ thống hoàn chỉnh. Để thực hiện điều này, các nhà nghiên cứu sẽ tìm cách tạo ra một hệ thống dây dẫn bằng chất polymer bên trong phần thân gỗ của thực vật. Phần thân gỗ này chứa rất nhiều những kênh hình ống để vận chuyển nước từ thân rễ lên lá cây. Khi lắp ghép các khối kết cấu siêu nhỏ và thả vào nước, chúng sẽ bị thực vật hút vào các kênh hình ống và nhờ đó kết nối những kênh này với hệ thống dây dẫn.

Các nhà khoa học đã tìm cách thử với nhiều loại khối kết cấu điện tử bằng những chất liệu polymer khác nhau. Họ thả chúng vào nước và sau đó nhúng toàn bộ cây hoa hồng cả rễ vào hỗn hợp này. Những khối kết cấu điện tử hữu cơ siêu nhỏ này bị hút ngược vào thân của cây hoa hồng. Nhưng chúng lại bị tắc nghẽn lại trong thân cây và không thể nào kết nối được với hệ thống dây dẫn.

Cuối cùng, các nhà khoa học đã thử một loại chất hữu cơ có tên là PEDOT-S:H. Mỗi khối kết cấu điện tử làm từ chất này có chứa một chuỗi ngắn phân tử lặp lại liên tục phối cùng những tay móc siêu nhỏ ở phần đuôi. Mỗi tay móc lại chứa phân tử chất sunphua có tính chất liên kết với phân tử nước. Khi thả PEDOT-S:H vào nước, cây hoa hồng đã đưa được dần dần các khối kết cấu vào trong những kênh dẫn của thân gỗ.

Các nhà khoa học lý giải rằng, do tính chất hóa học bên trong kênh dẫn đã đẩy những phân tử nước ra khỏi khối kết cấu, khiến cho những  phân tử sulphur ở những khối kết cấu gần kề ngay lập tức liên kết lại với nhau. Điều này khiến cho những khối kết cấu điện tử nối thành một chuỗi dài lên đến 10 cm trong thân của cây hoa hồng. Khi dùng que thử điện kiểm tra phần dưới cùng của chuỗi kết cấu này, các nhà khoa học phát hiện có có sự xuất hiện của dòng điện lưu chuyển.

Thậm chí, các nhà nghiên cứu còn tạo ra một miếng dán đem dán lên thân của cây hoa hồng. Miếng dán này đóng vai trò như một công tắc, có thể bật tắt dòng điện trong thân cây theo ý muốn. Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu còn dùng nhiều biện pháp khác nhau để lá và cánh hoa hồng hấp thụ những khối kết cấu điện tử siêu nhỏ. Lúc này, những khối kết cấu sẽ đóng vai trò như một điểm ảnh. Khi thay đổi cường độ điện đi qua các khối kết cấu, hoa và lá của cây hoa hồng sẽ hiển thị ra màu sắc và hình ảnh như mong muốn, tương tự như một màn hình TV bằng cơ thể sống.

Hiện nay, các nhà khoa học đưa kĩ thuật này vào ứng dụng thực tế trên các cánh đồng bằng cách cấy những cảm biến siêu nhỏ bằng chất hữu cơ vào thân cây trồng. Điều này sẽ giúp họ biết được chính xác khi nào cây bắt đầu giải phóng các chất hormone kích thích quá trình ra hoa tạo quả, hay những thay đổi khác mà mắt thường không thể nhìn thấy như bệnh dịch xâm nhập… Từ kết quả quan sát kiểm tra, nhà vườn sẽ có những biện pháp chăm sóc bón phân thích hợp đối với cây trồng.

Phan Thanh (Sciencemag)

Tin đọc nhiều

Khắc phục lỗi không thể download các tập tin trên mạng Nếu bạn gặp hiện tượng khi nhấn vào liên kết để tải về một...
Hệ thống nước xử lý nước thải 'tàng hình' trong những công trình xanh Ngay dưới chân những em nhỏ đang chơi bóng trên sân cỏ nhân...
Trang trại rau sạch lớn nhất Đà Nẵng của chàng cử nhân luật Với thương hiệu mang tên Pihka, rau hữu cơ của chàng cử nhân...