 |
|
Hoa hồng với các mạch điện tử tự sắp xếp bên trong thân. Ảnh: Linköping University |
Theo Live Science, các mạch điện tử polymer rất nhỏ được cấy vào trong thân cây. Nhờ vào cấu trúc bên trong của hoa hồng, chúng sẽ tự sắp xếp thành mạch điện.
"Thực vật sẽ giúp tổ chức các thiết bị điện tử bên trong nó", Magnus Berggren, nhà nghiên cứu điện tử hữu cơ thuộc Đại học Linköping, đồng tác giả của công trình này, cho biết.
Thực vật tích hợp thiết bị điện tử (cyberplant) trong tương lai sẽ giúp hoa kiểm soát thời điểm nở, tránh lúc sương giá, hoặc khi nào cần tiết ra hormone để chống lại hạn hán. Nó cũng giúp nâng cao năng suất cây trồng khi có điều kiện thời tiết thuận lợi, theo Berggren.
Cách làm này có ưu điểm hơn sử dụng kỹ thuật di truyền để thay đổi nhu cầu về nước hay thời gian ra hoa, sức chịu đựng của thực vật. Sửa đổi di truyền thực vật an toàn, dễ làm và đã được nghiên cứu kỹ nhưng là quá trình không thể đảo ngược. Các thay đổi có thể lan truyền khắp các khu rừng hay những cánh đồng, gây hại cho hệ sinh thái. Kỹ thuật điện tử thì có thể đảo ngược. Theo Berggren, trong tương lai, có thể cải tạo thực vật bằng cách kết hợp cả kỹ thuật di truyền và các cảm biến điện tử.
Berggren và các cộng sự đã làm việc trong lĩnh vực này trong khoảng một thập kỷ. Nhóm nghiên cứu tập trung vào hoa hồng vì có đủ các thành phần đặc trưng của thực vật: vỏ, lá, cuống lá (nối lá với cành) và hệ thống rễ đặc biệt. Ngoài ra còn lý do hoa hồng phổ biến khắp mọi nơi.
Thử thách đầu tiên là cấy ghép hệ thống dây dẫn điện. Nhiều thử nghiệm đã thất bại, một số kích thích cây giải phóng các hợp chất độc hại. Một số khác làm tắc các mạch gỗ hoặc mô mạch cây, bộ phận làm nhiệm vụ vận chuyển nước bên trong thân cây. Nhóm nghiên cứu chỉ thành công khi cắt cành hoa hồng và cắm vào dung dịch với nhiều biến thể của hợp chất hữu cơ polymer PEDOT-S:H. Đây là hợp chất có tính dẫn điện tốt trong nước. Ý tưởng này do tác giả chính của nghiên cứu, Eleni Stavrinidou, hiện đang làm việc tại phòng thí nghiệm của Berggren nghĩ ra.
Sau khi cắm trong dung dịch PEDOT-S:H trong 1-2 ngày, lớp vỏ ngoài của cành hoa được lột bỏ, để lộ ra bên trong các "dây dẫn" nhỏ bằng vật liệu polymer hữu cơ dài khoảng 5 cm bên trong cành hoa. Kết quả này đã được công bố vào hôm 20/11 trên tạp chí khoa học Science Advances.
"Khi nhìn thấy những đoạn dây dẫn này, tôi lập tức tin rằng có thể tạo ra các mạch điện tử bên trong thực vật", Berggren nói.
Dự đoán của Berggren là chính xác. Vài ngày sau đó, nhóm nghiên cứu chính thức công bố về tính dẫn điện của các đoạn "dây dẫn" này. Từ đây, các linh kiện điện tử như bóng bán dẫn, một thành phần cơ bản của mạng lưới cảm biến cũng đã được tạo ra bằng công nghệ tự sắp xếp.
"Nếu chúng tôi kết hợp các cảm biến này với các thiết bị chuyển, chúng tôi có thể tạo ra một hệ thống thần kinh để ghi lại, cảm nhận và điều chỉnh các chức năng sinh lý của thực vật", Berggren cho biết.
Cho tới nay, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công một mạng lưới điện dài khoảng 20 cm. Công nghệ sử dụng cho các loài thực vật có cấu tạo khác hoa hồng, như cần tây, chỉ có một chút khác biệt, theo Berggren.
Đối với cây lương thực, các nhà khoa học cần phải chỉ ra rằng các chất polymer hữu cơ không ngấm vào trong trái cây, hạt hoặc các phần ăn được của cây. Nhóm nghiên cứu cũng hy vọng sẽ sử dụng được hóa chất sinh học như chlorophyll để tạo ra các mạch điện tử, tránh gây ô nhiễm môi trường.
"Chúng tôi có thể tinh chế chính những chất có trong thực vật để chế tạo các chất bán dẫn và chất dẫn rồi đưa trở lại vào thực vật", Berggren nói.
Nguyễn Thành Minh
Đăng nhận xét