Ученые Линчёпингского университета в Швеции придумали, как использовать корни растений в качестве накопителей энергии. Процесс требует, чтобы растения поливали специальным раствором, который делает их корни электропроводящими. Этот поразительный эксперимент доказывает концепцию суперконденсатора на основе корня и является воплощением идеи биогибридных систем, соединяющих биологические процессы с электронной функциональностью.
Исследование, проведенное в лаборатории органической электроники, основано на двух предыдущих работах Линчёпингского университета. В 2015 году ученые смогли создать электрические цепи в сосудистой ткани роз, подпитывая растения проводящим полимером, и создать транзисторы на основе этих цепей. В 2017 году ученые добавили в свой состав сопряженный олигомер под названием ETE-S. Это вещество образовало внутри растения полимеры, превратившиеся в электрические проводники, способные накапливать энергию.
«Ранее мы работали с черенками растений, в которые удалось внедрить полимеры или олигомеры. Однако черенки растений могут живут всего несколько дней, и растение больше не растет. В новом исследовании мы используем неповрежденные растения, обычно, бобовые, выращенные из семян, и демонстрируем, что растения становятся электропроводящими, когда их поливают раствором с содержанием олигомеров», - говорит доктор Элени Ставриниду, автор исследования.
Бобовое растение, используемое в экспериментах называется Phaseolus vulgaris - фасоль обыкновенная. Она поглощает сопряженный олигомер ETE-S, содержащийся в растворе для полива, в ходе естественного процесса питания. Это приводит к образованию проводящей полимерной пленки на корнях фасоли. По сути, вся корневая система растения превращается в сеть проводников, и эта сеть остается электрически активной в течение четырех недель и более.
Ученые использовали полученную сеть в качестве суперконденсатора. Корни выступали в качестве электродов системы во время зарядки и разрядки импровизированной батареи. Оказалось, модифицированная таким образом корневая система может накапливать в 100 раз больше энергии, чем стебли и черенки, с которыми проводились предыдущие эксперименты.
Но самое интересное - это никак не влияет на благополучие самого растения. Фасоль превращается в живой аккумулятор, но при этом продолжает беззаботно расти. Это позволяет использовать систему в течение длительных периодов времени. «Растение развивает более сложную корневую систему, но это не влияет на его жизнедеятельность: оно продолжает расти и производить бобы», - говорит Ставриниду.
По мнению исследователей, работа открывает перед людьми по-настоящему фантастические перспективы. Ученые смогут внедрять энергетические системы в живые растения без ущерба для их биологических функций.
Исследование опубликовано в журнале Materials Horizons.
