Устройство для общения с растениями через электрические сигналы
Ученые из Наньянского технологического университета (Сингапур) создали устройство для передачи и приема электрических сигналов от растений. Это открывает путь к новым технологиям на их основе.
Как работает устройство
Устройство представляет собой гибкий электрод, который крепится к поверхности растения (например, венериной мухоловки) с помощью мягкого липкого гидрогеля. Электрод позволяет:
- Считывать электрические сигналы растения в ответ на окружающую среду.
- Передавать электрические сигналы растению, заставляя его, например, закрывать листья.
Сложность заключалась в слабых сигналах растений и их неровной, восковой или волосистой поверхности, к которой трудно надежно прикрепить датчик. Для решения проблемы ученые вдохновлялись принципом электрокардиограммы (ЭКГ).
Растение-робот по требованию
В качестве доказательства концепции устройство (диаметром 3 мм) прикрепили к венериной мухоловке. Оно безвредно и не мешает фотосинтезу.
- С помощью смартфона исследователи посылали электрические импульсы определенной частоты, заставляя листья мухоловки закрываться за 1,3 секунды.
- Прикрепив растение к роборуке, они заставили его захватить кусок проволоки диаметром 0,5 мм.
Эта демонстрация, описанная в журнале Nature Electronics (январь), показывает перспективы создания более чувствительных роботов-захватов для хрупких предметов.
Мониторинг здоровья сельскохозяйственных культур
Устройство может помочь в сельском хозяйстве для раннего выявления болезней. Профессор Чэнь Сяодун, ведущий автор исследования, отметил: "Следуя за электрическими сигналами растений, мы можем обнаружить возможные сигналы бедствия... Фермеры могут узнать, когда болезнь находится в процессе развития, еще до появления полномасштабных симптомов... Это дает нам возможность действовать быстро".
Улучшенная версия: жидкий термогель
В сотрудничестве с Институтом исследований и инженерии материалов (IMRE, A*STAR) ученые улучшили устройство, используя термогель. Этот материал ведет себя как жидкость, а при комнатной температуре превращается в эластичный гель, что позволяет:
- Крепить устройство к большему разнообразию растений с разной текстурой поверхности.
- Достигать в 4–5 раз более высокой силы сцепления, чем у обычного гидрогеля.
- Получать более четкие сигналы с меньшим количеством шумов.
Результаты этой работы опубликованы в журнале Advanced Materials (март). Профессор Ло Сян Цзюнь, соавтор исследования, заявил: "Это открывает новые возможности для растительных технологий".
В дальнейшем команда NTU планирует разработать новые приложения с использованием улучшенной версии устройства.