Vols estar al dia? Subscriu-te al nostre newsletter. 1 E-mail cada 2 Mesos! |
 |
Cerdanyola del Vallès, 17 de gener del 2021. Les plantes són màquines increïbles: no només funcionen amb energia solar i converteixen el diòxid de carboni en energia química, sinó que també són capaces de produir cel·lulosa, el biopolímer més abundant de la Terra, i poden autoreparar-se mitjançant la regeneració de teixits. Tots aquests factors fan de les plantes les perfectes candidates per desenvolupar sistemes tecnològics biohíbrids, integrant materials i dispositius intel·ligents a la seva estructura.
En una publicació recent, l’equip liderat per la investigadora Eleni Stavrinidou de la Universitat Linköping (Suècia) ha presentat un estudi sobre les plantes biohíbrides amb un sistema d’arrels electròniques. L’equip va trobar com integrar circuits i dispositius electroquímics a les plantes sense fer-les malbé, de manera que poguessin continuar creixent i desenvolupant-se, i utilitzar-se com supercondensadors o sensors electrònics.
Els resultats aplanen el camí per utilitzar les arrels en l’emmagatzematge d’energia i per la creació de supercondensadors basats en arrels. Els supercondensadors basats en polímers conductors i en cel·lulosa ofereixen una alternativa ecològica per l’emmagatzematge d’energia que podria, fins i tot, ser més assequible que els que actualment s’empren. Per comprovar-ho, el grup d’investigació va construir un supercondensador on les arrels van fer-se servir com elèctrodes d’emmagatzematge de càrrega.
Una altra possible aplicació dels sistemes basats en plantes són els sensors electrònics. Per exemple, afegint un sensor d’humitat a les arrels, podria transmetre’s la informació a través de la xarxa d’arrels electròniques a un sistema intel·ligent, que podria actuar en conseqüència incrementant o disminuint la freqüència de reg. Aquests descobriments obren la porta a noves aplicacions d’estímul-resposta intel·ligents.
Aquest estudi és part del projecte europeu Hybrid Electronics Based on Photosynthetic Organisms (HyPhOE), en el que estan involucrades diverses institucions europees i l’objectiu del qual és aconseguir la simbiosi entre organismes fotosintètics i la tecnologia.
Figura 1. Planta de mongetes abans, durant i després de la funcionaltizació.
Convertint plantes en cyborgs
Per aconseguir-ho, van submergir les arrels de plantes joves dins una solució d’oligòmers i, després d’un cert temps, va aparèixer una capa fosca sobre elles. Aquesta capa indicava que els oligòmers havien polimeritzat les arrels, de manera que s’havia format una extensa xarxa de conductors a l’epidermis de les cèl·lules de la planta.
Un mes després, van tallar-se les arrels per investigar-les i els resultats van mostrar que els conductors mixtos iònic-electrònics integrats havien mantingut la seva funcionalitat mentre la planta continuava creixent i madurant. Aquest fet va confirmar que les plantes no només no es veien afectades per la funcionalització electrònica, sinó que s’adaptaven a aquest nou estat híbrid desenvolupant un sistema d’arrels més complex.
També van caracteritzar-se les propietats elèctriques de les arrels mitjançant mesures de la corrent i del voltatge a diverses distàncies entre els elèctrodes. Les arrels van mostrar el comportament típic dels resistors ideals i els científics van descobrir que la capa conservava la seva conductivitat després d’un mes mentre la planta continuava creixent.
Per tal d’obtenir més informació sobre l’organització i l’estructura del polímer a les arrels, van realitzar-se experiments de dispersió de raigs X d’angle ampli (en anglès, wide-angle X-ray scattering o WAXS) a la línia de llum NCD-SWEET del Sincrotró ALBA. Els científics van poder observar que la capa de polímer tenia una estructura molt ordenada, la qual cosa és necessària per aconseguir unes propietats electròniques òptimes.
“La utilització de la llum de sincrotró ha estat clau per la investigació estructural del polímer, ja que necessitem aplicar tècniques amb una sensibilitat molt alta degut a la baixa quantitat de material de la mostra”, va dir Eduardo Solano, científic de la línia de llum NCD-SWEET d’ALBA.
Figura 2. Dispersió de raigs X d’angle ampli bidimensional de les arrels de la planta feta a la línia de llum NCD-SWEET d’ALBA.
Amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia. El Sincrotró ALBA forma part de la xarxa d'Unitats de Cultura Científica i de la Innovació (UCC+i) de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i ha rebut suport a través del projecte FCT-20-15798.
