Транзистор из розы

01.12.2015

Живой организм, у которого его собственные ткани из клеток дополнены искусственными материалами, который наполовину состоит из проводов и микросхем - обычный персонаж фантастических фильмов и книг. И, несмотря на успехи в создании протезов, несмотря на успехи нейробиологов, пытающихся наладить контакт между электроникой и мозгом, все-таки кажется, что такие бионические существа, если и возникнут, то в очень отдаленном будущем. Тем не менее, как сообщают исследователи из Университета Линчепинга Магнус Берггрен (Magnus Berggren) и его коллеги, им удалось вырастить розу-киборга, у которой можно с помощью электрического сигнала менять цвет листьев.

Исходная идея, возникшая в лаборатории Берггрена почти 15 лет назад, состояла в том, чтобы "подслушать" биохимические процессы, происходящие в растении, и, по возможности, научиться управлять ими. Здесь, конечно, можно вспомнить про генную инженерию, которая позволяет вмешиваться в генетическую программу организма, включать или выключать те или иные гены, добиваясь нужного физиологического эффекта в нужное время. Успехи генной инженерии трудно переоценить, и особо велики они как раз с растениями, с которыми проще работать и чей геном выдерживает довольно сильные встряски. Однако в Швеции перспективы у генетически модифицированных растений - если говорить об их практическом применении в сельском хозяйстве - намного более скромные, чем, например, в США. Так что исследователи задумались о том, что может стать альтернативой генноинженерным методам, и в результате решили создать не генномодифицированное, а электронное растение.

Задача заключалась в том, чтобы снабдить растительный организм проводами, так сказать, без операции, чтобы они формировались сами прямо на месте. Для этого следовало найти такой полимер, который был бы, во-первых, биосовместим, во-вторых, растворялся бы в воде, в-третьих, позволял бы регистрировать то, что происходит внутри растения, и посылать сигналы внутрь него. Из раствора молекулы-мономеры поднимались бы по растительным сосудам и полимеризовывались в них, формируя те самые провода, которые пронизывали бы все растение, от корней до листьев. Было перепробовано более двенадцати органических веществ, однако все кончалось либо закупоркой корневой системы, либо же молекулы, попав в розу, не собирались в проводящие структуры. В конце концов, авторы работы остановились на PEDOT-S:H, растворимом в воде органическом соединении, которое используют в печатаемой электронике.

Поднимаясь по сосудистой системе растения, молекулы PEDOT-S:H теряли атом водорода, и за счет освободившегося атома серы формировали полимерные цепочки длиной 10 см. С помощью золотых электродов, подсоединенных к розе, удалось показать, что растение работает как транзистор, и что его рабочие характеристики вполне сравнимы с теми, которые демонстрирует простой транзистор, собранный только из молекул полимера. В другом опыте с помощью вакуумной установки раствором PEDOT с целлюлозными нановолокнами пропитывали листья живых, несрезанных роз - в результате исследователи смогли менять цвет листьев (не лепестков!) в сине-зеленом диапазоне, подавая ток разного напряжения. (Стоит еще подчеркнуть, что здесь органическая электроника формировалась не от корней через стебель, а прямо в листе.) Результаты экспериментов опубликованы в Science Advances.

Сами конструкторы "розы-киборга" полагают, что их эксперименты послужат основой для дальнейших исследований, и что в перспективе с помощью подобных органических проводов можно будет регулировать гормональный фон в сельскохозяйственных культурах, стимулируя рост, плодовитость и т. д. Конечно, можно задаться вопросом, как такая операция сказывается на самом растении, и не погибнет ли оно раньше срока из-за присутствия в себе органической электроники.

Однако, по словам Магнуса Берггрена, подопытные растения, с которыми ставили опыты по изменению цвета листьев, все еще живы, и листья пока еще при них. И все же нельзя сбрасывать со счета мнение скептиков, полагающих, что перед нами "всего лишь" выдающееся произведение искусства, не имеющее практических перспектив, и, так или иначе, таким электронным растениям еще предстоит доказать свои преимущества перед генетически модифицированными.

<< Назад: Платформа MediaTek LinkIt Smart 7688 01.12.2015

>> Вперед: Робот на подножном корме 30.11.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Похудение и склонность к рисковому поведению 22.07.2024 Исследования, проведенные учеными из Немецкого института питания человека Потсдам-Ребрюке, выявили, что процесс похудения благоприятно сказывается на психическом здоровье и снижает склонность к рискованному поведению. Поведением человека управляет множество факторов, включая не только внешние обстоятельства, но и биохимические реакции, такие как изменения в метаболизме глюкозы. Нарушения углеводного обмена, характерные для серьезного ожирения, могут способствовать развитию импульсивности и повышенной готовности к рисковому поведению. Рискованное поведение включает действия, которые могут быть опасными для самого человека или окружающих, такие как употребление алкоголя, курение, наркомания, беспорядочные половые связи, правонарушения и агрессия. Чтобы проверить эти предположения, ученые провели исследование с участием 62 человек в возрасте от 18 до 75 лет, страдающих тяжелым ожирением (индекс массы тела более 35 кг/м?). Участники соблюдали строгую низкокалорийную диету в течение 10 недель. В начале и в конце исследования каждый участник был взвешен, измерен процент жира в теле, а также оценена их склонность к рисковому поведению с помощью специальных тестов. Результаты исследования показали, что снижение веса значительно улучшило настроение участников. Помимо этого, после похудения добровольцы были менее склонны принимать рискованные решения. Ведущим показателем склонности к рисковому поведению после похудения оказался уровень HbA1c, который отражает среднюю концентрацию глюкозы в крови за последние три месяца. Снижение уровня HbA1c коррелировало с улучшением эмоционального состояния участников. Результаты научной работы демонстрируют, что похудение не только улучшает физическое здоровье, но и оказывает положительное влияние на психическое состояние, снижая склонность к рискованному поведению. Это подчеркивает важность управления весом и поддержания здорового образа жизни для общего благополучия человека.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026