Команда NTU разработала свое устройство связи с растениями, прикрепив соответствующий электрод (кусок проводящего материала) к поверхности растения мухоловки Венеры с помощью мягкого и липкого клея, известного как гидрогель. С помощью электрода, прикрепленного к поверхности мухоловки, исследователи могут достичь двух вещей: улавливать электрические сигналы, чтобы отслеживать, как растение реагирует на окружающую среду, и передавать электрические сигналы растению, чтобы оно закрыло свои листья.
Ученые десятилетиями знали, что растения излучают электрические сигналы, чтобы ощущать окружающую среду и реагировать на нее. Исследовательская группа NTU считает, что развитие способности измерять электрические сигналы растений может создать возможности для целого ряда полезных приложений, таких как роботы на основе растений, которые могут помочь собирать хрупкие предметы или способствовать повышению продовольственной безопасности путем обнаружения болезней в ранних посевах.
Однако электрические сигналы растений очень слабые и могут быть обнаружены только тогда, когда электрод хорошо контактирует с поверхностями растений. Волосатые, восковые и неровные поверхности растений затрудняют установку любого тонкопленочного электронного устройства и обеспечивают надежную передачу сигнала.
Чтобы преодолеть эту проблему, команда NTU черпала вдохновение из электрокардиограммы (ЭКГ), которая используется для обнаружения сердечных аномалий путем измерения электрической активности, генерируемой органом.
В качестве доказательства концепции ученые взяли свое устройство связи растений и прикрепили его к поверхности венерианской мухоловки – хищного растения с волосатыми лепестками листьев, которые при срабатывании закрываются над насекомыми.
Устройство имеет диаметр 3 мм и безвредно для растений. Это не влияет на способность растения к фотосинтезу при успешном обнаружении электрических сигналов от растения. Используя смартфон для передачи на устройство электрических импульсов с определенной частотой, команда заставила мухоловку Венеры закрывать свои листья по требованию за 1,3 секунды.
Исследователи также прикрепили мухоловку Венеры к роботизированной руке и с помощью смартфона и устройства связи стимулировали ее листок, чтобы он закрылся и взял кусок проволоки диаметром полмиллиметра.
Их выводы, опубликованные в научном журнале Nature Electronics в январе, демонстрируют перспективы будущего проектирования технологических систем на основе растений, говорят исследователи. Их подход может привести к созданию более чувствительных роботов-захватов для захвата хрупких объектов, которым могут повредить существующие жесткие.
Электрические сигналы передаются на растение с помощью смартфона, заставляя мухоловку Венеры закрывать свои листья по требованию.
