ידענים: אחסון ושינוע אנרגיה

מאת 2 בפברואר 2016 2 תגובות

זווית – סוכנות ידיעות למדע ולסביבה

פרחים מוליכים חשמל? זה לא סתם: בעתיד אפשר יהיה ליצור ממשקי צמח-אלקטרוניקה משוכללים בהרבה. ורדים. צילום: shutterstock

פרחים מוליכים חשמל? זה לא סתם: בעתיד אפשר יהיה ליצור ממשקי צמח-אלקטרוניקה משוכללים בהרבה. ורדים. צילום: shutterstock

העולם שסביבנו מלא במסרים, חלקם גלויים וחלקם נסתרים. חומרים אורגניים רגילים מוליכים ומעבדים מסרים יוניים, כלומר תנועה של אטומים ומולקולות טעונים חשמלית, כמו המסרים שעוברים בין תאים חיים. חומרים אלקטרוניים יודעים להוליך ולעבד מסרים חשמליים, לדוגמה מה שקורה לאלקטרונים במעגל חשמלי. ויש גם אפשרות שלישית – חומרים אורגניים אלקטרוניים, המוליכים ומעבדים גם מסרים חשמליים וגם מסרים יוניים.

עד היום הצליחו מדענים לשלב רכיבים אלקטרוניים רגילים בתוך יצורים חיים. למשל, אפשר לחבר אלקטרודה לגוף כדי למדוד פעילות חשמלית, או להשתיל קוצב לב מלאכותי בשביל לתקן את קצב הלב ולשלוט בו. באחרונה הציגו מדענים משבדיה מחקר חדש ובו הם סיפרו שהצליחו לבנות מעגל חשמלי אורגני בתוך יצור חי. הרקמות משמשות תבנית למעגל החשמלי, והן חלק אינטגרלי ממנו. אז אם תהיתם פעם מה מרגיש פרח, המחקר החדש מתקרב למציאת תשובה לתהייה זו.

עשה זאת בעצמך

החוקרים גידלו ורד רגיל בכלי שבו היה נוזל מוליך חשמל, המורכב ממים ומיונים. הנוזל שבו הם השתמשו היה תמיסה של PEDOT (poly-ethyl-enedioxy-thiophene). הבסיס לתמיסה הוא פולימר, מולקולת ענק המורכבת מתת יחידות החוזרות על עצמן, שבמקרה הזה היה פולימר אורגני מוליך חשמל המשמש בהדפסה של מעגלים חשמליים. PEDOT משמש כיום ליצירת מעגלים חשמליים שצורכים אנרגיה מועטה, בין היתר בממשק שבין מערכות אלקטרוניות ויצורים חיים כגון גלאים ואלקטרודות.

תת היחידות של הפולימר המומס במים נשאבו באמצעות הצינוריות שבגבעול הפרח והן הגיעו אל הרקמות. בתוך צינורות ההולכה של חומרי ההזנה בצמח שוררים תנאים כימיים שונים מאשר בתמיסה המקורית, וכתוצאה מכך הפולימר המוליך עבר הרכבה, או בנייה, עצמית (self assembly) לחוטים דקים שאורכם יותר מ-5 סנטימטרים.

עכשיו החוקרים חיברו לחוטים שבתוך הצמח גלאי זהב מכוסים בפולימר PEDOT וכך הצליחו ליצור טרנזיסטורים שהם רכיבים אלקטרוניים הבנויים מחומר מוליך למחצה ומשמשים כמתג אלקטרוני. כך הם יצרו מעגל חשמלי פשוט משילוב הצמח, הפולימר והגלאים. הביצועים האלקטרוניים של הטרנזיסטורים הללו היו דומים לאלה של מעגלים מודפסים רגילים שעושים שימוש בפולימר PEDOT.

שדרוגים עתידניים

למעלה: עלה וצינורית הזנה לפני החדירה של החומר מוליך החשמל, למטה: אחרי. צילום מתוך המאמר

למעלה: עלה וצינורית הזנה לפני החדירה של החומר מוליך החשמל, למטה: אחרי. צילום מתוך המאמר

המעגל החשמלי החדשני הזה לוקח את השילוב של יצורים חיים ואלקטרוניקה צעד אחד נוסף אל מעבר למה שאנחנו מכירים היום. מה שמעניין במעגלים האלה הוא העובדה שהם אינם זקוקים למקור כוח חיצוני, והם יכולים

להיבנות לפחות חלקית בהרכבה עצמית תוך ניצול רקמות היצור החי.

מעגלים כאלה יכולים לשמש בעתיד לניטור פיזיולוגי של צמחים – כך נוכל לדעת בדיוק מה מצב הצמחים בזמן אמת, למשל אם חסרים להם מים, יש להם מספיק חומרי הזנה או שהם נחשפו לרעלים. כל זה יהיה גלוי בפנינו בלי צורך בלקיחת דגימות לביצוע בדיקות מעבדה יקרות.

ייתכן שבאמצעות הטכנולוגיה הזו נוכל להשפיע על התנהגות של צמחים, למשל לגרום להם לייצר יותר פרי, או לשלוט בצבע הפרחים. עוד פיתוח אפשרי הוא קצירת אנרגיה באמצעות התמרת אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית דרך הצמחים, ואולי אפילו אפשר יהיה להשתמש בטכנולוגיה הזו במקום הנדסה גנטית או במקום הכלאות של צמחים לשם שינוי תכונותיהם.

למאמר המקורי

2 תגובות ל “פרח חשמל”

  1. משה

    בשנה שעברה שתלתי מאק מיני – ופרח לי פיסי.
    עסקה מזעזת…

הוספת תגובה

  • (will not be published)