Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Linköping, Thụy Điển đã chế tạo được mạch điện tử dẻo bên trong cây hoa hồng. Mạch điện tử này sẽ giúp người nông dân quan sát cây và thậm chí kiểm soát thời điểm cây cho trái chín. Đột phá mới còn cho phép khai thác năng lượng từ cây xanh và cây bụi nhưng không cần cắt và sử dụng chúng làm nhiên liệu mà chỉ cần kết nối trực tiếp vào bộ máy quang hợp của cây.
Các thiết bị điện tử dẻo được làm từ vật liệu hữu cơ dễ uốn nên có khả năng tương thích với các mô và đã được đẩy mạnh nghiên cứu cho các ứng dụng chẩn đoán và điều trị bệnh.
Khoảng 15 năm trước, một thành viên trong nhóm nghiên cứu của Magnus Berggren, nhà khoa học vật liệu và cũng là kỹ sư điện tại trường Đại học Linköping đã nảy ra ý tưởng gắn các thiết bị điện tử vào trong cây để theo dõi các quá trình sinh hóa diễn ra bên trong. Nếu thành công, có thể kiểm soát chính xác thời điểm cây ra hoa.
Sau này, nhóm nghiên cứu lập kế hoạch sử dụng cấu trúc sinh học của thực vật để gắn các thiết bị ở bên trong. Để thực hiện, nhóm nghiên cứu đã đặt mục tiêu lắp đặt các “dây” polime bên trong chất gỗ của cây, đó là rãnh giống như ống vận chuyển nước từ gốc lên lá cây. Các nhà khoa học cho rằng nếu hòa tan các thành phần của polime dẫn điện trong nước, cây có thể đẩy chúng lên các rãnh và liên kết tạo thành các dây dẫn.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hơn một chục thành phần polime điện tử khác nhau. Họ hòa tan các thành phần này trong nước, sau đó đặt cây hoa hồng còn nguyên rễ hoặc bị cắt thân vào trong nước để xem các chất hữu cơ có được hút lên trên không. Tất cả các thành phần polime điện tử bị tắc ở phía dưới thân cây hoặc không tạo thành các dây dẫn.
Cuối cùng, các nhà khoa học đã thử nghiệm thành phần polime điện tử gọi là PEDOT-S: H. Mỗi yếu tố tạo nên thành phần này có một chuỗi lặp, ngắn gồm một phân tử hữu cơ dẫn điện với các nhánh ngắn tách liên kết của chuỗi. Mỗi nhánh là một nhóm chứa lưu huỳnh được liên kết với một nguyên tử hydro. Khi đặt chúng trong nước, thân cây hoa hồng dễ dàng đẩy các chuỗi polime đến các rãnh xylem. Cây hoa hồng bình thường cũng đẩy các chất hữu cơ qua rễ, mặc dù chậm hơn. Nhờ có tính chất hóa học của rãnh xylem, các nguyên tử hydro ở bên trong được đẩy ra khỏi các nhánh ngắn, một sự thay đổi đã làm cho các nhóm lưu huỳnh trên chuỗi bên cạnh liên kết với nhau. Cuối cùng, các chuỗi polime lặp, ngắn nhanh chóng liên kết với nhau, tạo thành các chuỗi dài 10 cm. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã gắn đầu dò điện tử ở hai đầu đối diện của các chuỗi này và phát hiện thấy trên thực tế, các dây dẫn điện xuống toàn bộ chuỗi.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn bổ sung các miếng dán điện tử khác trên bề mặt của thân cây hoa hồng để tạo ra các bóng bán dẫn có khả kích hoạt và ngăn chặn dòng điện trong dây dẫn. Theo báo cáo trên Tạp chí Science Advances, các nhà khoa học đã sử dụng một bộ kỹ thuật khác nhau để chứng tỏ lá hút các thiết bị điện tử hữu cơ, về cơ bản tạo ra một dãy điểm ảnh. Bằng cách dẫn điện áp khác nhau vào các điểm ảnh, họ có thể thay đổi màu sắc của chúng để tạo ra một màn hình hiển thị sống động.
Berggren cho rằng các cảm biến điện tử có thể được gắn trong một số cây trồng thực địa để phát hiện thời điểm chúng bắt đầu giải phóng hoóc môn khởi động quá trình nở hoa hoặc những thay đổi khác của cây. Như vậy, người nông dân sẽ xác định được thời điểm lý tưởng để tưới nước và bón phân cho cây trồng, thậm chí, còn sử dụng các thiết bị điện tử để tăng tốc hoặc trì hoãn hiện tượng nở hoa nhằm bảo vệ cây trồng khỏi thời tiết khắc nghiệt. Trong tương lai, khả năng quang hợp của cây trồng có thể được tận dụng để sản xuất điện trực tiếp, cho phép khai thác năng lượng mặt trời mà không phá hủy cây trồng.
Nguồn: Nasati, 2/12/2015.