با آبیاری گیاهان لوبیا (Phaseolus vulgaris) با محلولی که حاوی الیگومرهای مزدوج است، محققان آزمایشگاه الکترونیک آلی، دانشگاه لینکوپینگ، نشان دادند که ریشه های گیاه رسانای الکتریکی می شوند و می توانند انرژی ذخیره کنند.
دکتر النی استاورینیدو، دانشیار و محقق اصلی در گروه گیاهان الکترونیکی در آزمایشگاه الکترونیک آلی، در سال 2015 نشان داد که می توان مدارهایی را در بافت عروقی گل رز ساخت. پلیمر رسانا PEDOT توسط سیستم عروقی گیاه جذب شد تا هادی های الکتریکی را تشکیل دهد که برای ساخت ترانزیستور استفاده می شد. در کار بعدی در سال 2017، او نشان داد که یک الیگومر مزدوج، ETE-S، می‌تواند در گیاه پلیمریزه شود و رسانایی تشکیل دهد که می‌تواند برای ذخیره انرژی مورد استفاده قرار گیرد.
ما قبلاً با قلمه‌های گیاهی کار کرده‌ایم که می‌توانستند پلیمرها یا الیگومرهای رسانا را جذب و سازماندهی کنند. با این حال، قلمه‌های گیاه فقط چند روز می‌توانند زنده بمانند و گیاه دیگر رشد نمی‌کند. در این مطالعه جدید ما از دست نخورده استفاده می‌کنیم. النی استاورینیدو می‌گوید: گیاهان، یک گیاه معمولی لوبیا است که از دانه رشد می‌کند، و ما نشان می‌دهیم که گیاهان وقتی با محلولی که حاوی الیگومرها است آبیاری می‌شوند، رسانای الکتریکی می‌شوند.
محققان در اینجا از یک تریمر به نام ETE-S استفاده کرده اند که توسط یک فرآیند طبیعی در گیاه پلیمریزه می شود. یک فیلم رسانا از پلیمر بر روی ریشه های گیاه تشکیل می شود که باعث می شود سیستم ریشه کامل به عنوان شبکه ای از هادی های قابل دسترس عمل کند.
ریشه های گیاه لوبیا حداقل به مدت چهار هفته با رسانایی در ریشه تقریباً 10 S/cm (زیمنس بر سانتی متر) رسانای الکتریکی باقی ماندند.
محققان امکان استفاده از ریشه ها برای ذخیره انرژی را بررسی کردند و یک ابرخازن مبتنی بر ریشه ساختند که در آن ریشه ها به عنوان الکترود در هنگام شارژ و تخلیه عمل می کردند. النی استاورینیدو می‌گوید: ابرخازن‌های مبتنی بر پلیمرهای رسانا و سلولز یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای ذخیره‌سازی انرژی هستند که هم ارزان و هم مقیاس‌پذیر است.
ابرخازن مبتنی بر ریشه به خوبی کار می کرد و می توانست 100 برابر بیشتر از آزمایش های قبلی با ابرخازن ها در گیاهانی که از ساقه گیاه استفاده می کردند انرژی ذخیره کند. از آنجایی که گیاهان لوبیا در آزمایش‌ها به زندگی و رشد خود ادامه دادند، می‌توان از این دستگاه برای مدت زمان طولانی استفاده کرد.
النی استاورینیدو به ما اطمینان می دهد: “این گیاه سیستم ریشه پیچیده تری ایجاد می کند، اما در غیر این صورت تحت تاثیر قرار نمی گیرد: به رشد و تولید لوبیا ادامه می دهد.”
نتایجی که در مجله علمی منتشر شده است افق موادنه تنها برای توسعه ذخیره انرژی پایدار، بلکه برای توسعه سیستم‌های بیوهیبرید جدید، مانند مواد کاربردی و کامپوزیت‌ها، بسیار مهم هستند. ریشه های الکترونیکی نیز سهم عمده ای در توسعه ارتباطات یکپارچه بین سیستم های الکترونیکی و بیولوژیکی دارند.
گروه تحقیقاتی متشکل از محققانی از آزمایشگاه الکترونیک ارگانیک، مرکز علوم گیاهی Umeå، مرکز علوم چوب والنبرگ در دانشگاه لینشوپینگ، و از دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی در فرانسه، یونان و اسپانیا است.
نهادهای تامین مالی این تحقیق شامل برنامه افق اتحادیه اروپا FET-OPEN-HyPhOE، شورای تحقیقات سوئد، مرکز علوم چوب والنبرگ، و منطقه تحقیقات استراتژیک در علم مواد در مواد کاربردی (AFM) در دانشگاه لینکوپینگ هستند.
منبع داستان:
مواد ارائه شده توسط دانشگاه لینشوپینگ. نوشته اصلی توسط مونیکا وستمن اسونسلیوس. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.