Группа ученых из Технологического университета Наньян (NTU, Сингапур), Института исследования материалов и инженерии (IMRE), подразделения Агентства по науке, технологиям и исследованиям Сингапура (A * STAR), разработала устройство, которое передает электрические сигналы на растения и получает обратную связь.Однако электрические сигналы растений очень слабы и возможность их обнаружения зависит от стабильности контакта с поверхностью: пористая, неровная поверхность с большим количеством волосков затрудняет установку любого тонкопленочного электронного устройства и препятствует надежной передаче сигнала.
Диаметр «коммуникационного» устройства составляет 3 мм. Часть проводящего материала в виде электрода зафиксировали на наружной части венерины мухоловки, при помощи гидрогеля. С помощью электрода исследователи удалось достичь двух целей: улавливать электрические сигналы для отслеживания того, как растение реагирует на окружающую среду, и передавать электрические сигналы растению, чтобы оно закрывало свои листья. Для этого разработчики задействовали механизм, применяемый при работе ЭКГ.
Прикрепленное устройство 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, ученые смогли закрывать листья мухоловки по требованию за 1,3 секунды. Разработчики также также прикрепили растение к роботизированной руке и простимулировали ее листья, чтобы при закрытии они захватили кусочек проволоки диаметром полмиллиметра.
Ученые NTU считают, что развитие технологий измерения электрических сигналов растений положит начало созданию комплекса полезных приложений, например — при проектировании роботизированных систем, которые смогут собирать хрупкие предметы или повысить продовольственную безопасность путем обнаружения болезней посевов на ранних этапах.
«Изменение климата угрожает продовольственной безопасности во всем мире. Анализируя электрические сигналы заводов, мы можем обнаружить потенциальные сигналы чрезвычайных ситуаций и аномалий. При использовании таких технологий в сельскохозяйственных целях фермеры смогут узнать, что болезнь прогрессирует до появления на посевах ярко выраженных симптомов. Это может дать нам возможность действовать быстро, чтобы максимизировать урожайность сельскохозяйственных культур для населения.» — рассказал заведующий кафедрой материаловедения и инженерии NTU и ведущий автор исследования Чен Сяодун (Chen Xiaodong)
Материалы исследования опубликованы в журнале Nature Electronics.