Komunikimi me bimët tashmë është i mundur!

Një ekip shkencëtarësh i udhëhequr nga Universiteti Teknologjik Nanyang, Singapor (NTU Singapore) ka zhvilluar një pajisje që mund të dërgojë sinjale elektrike nga dhe tek bimët, duke hapur dyert për teknologjitë e reja që gjejnë përdorim tek bimët.

Ekipi i NTU zhvilloi pajisjen e tyre ‘të komunikimit’ me bimët duke bashkangjitur një elektrodë të konformueshme (një copë material përçues) në sipërfaqen e bimës Venus flytrap duke përdorur një adeziv të butë dhe ngjitës të njohur si hidroxhel. Me elektrodën e bashkangjitur në sipërfaqen e bimës, studiuesit mund të arrijnë dy gjëra: të marrin sinjale elektrike për të monitoruar se si bima i përgjigjet mjedisit të saj dhe të transmetojnë sinjale elektrike te bima, për ta bërë atë të mbyllë gjethet e saj.

Shkencëtarët e kanë ditur për dekada që bimët lëshojnë sinjale elektrike për të ndjerë dhe reaguar ndaj mjedisit të tyre. Ekipi hulumtues i NTU beson se zhvillimi i aftësisë për të matur sinjalet elektrike të bimëve mund të krijojë mundësi për një sërë aplikimesh të dobishme, të tilla si robotë me bazë bimore që mund të ndihmojnë në marrjen e objekteve të brishta, ose për të ndihmuar në rritjen e sigurisë ushqimore duke zbuluar sëmundjet në të korrat sa më herët.

Sidoqoftë, sinjalet elektrike të bimëve janë shumë të dobëta dhe mund të zbulohen vetëm kur elektroda krijon kontakt të mirë me sipërfaqet e bimëve. Sipërfaqet e parregullta, me qime dhe dyllë të bimëve e bëjnë të vështirë për çdo pajisje elektronike me film të hollë të bashkangjitet dhe të arrijë transmetim të besueshëm të sinjalit.

Për të kapërcyer këtë sfidë, ekipi i NTU u frymëzua nga elektrokardiograma (EKG), e cila përdoret për të zbuluar anomalitë e zemrës duke matur aktivitetin elektrik të gjeneruar nga organi.

Transmetimi i sinjaleve elektrike për të krijuar një robot të bazuar në bimë

Si një provë e konceptit, shkencëtarët morën pajisjen e tyre ‘të komunikimit’ me bimët dhe e bashkangjitën atë në sipërfaqen e një bime Venus flytrap; një bimë mishngrënëse me gjethe që mbyllen kur insektet ndalojnë midis tyre.

Pajisja ka një diametër prej 3 mm dhe është e padëmshme për bimën, nuk ndikon në aftësinë e saj për të kryer fotosintezën ndërsa zbulon me sukses sinjalet elektrike nga bima. Duke përdorur një smartphone për të transmetuar impulse elektrike në pajisje në një frekuencë të veçantë, ekipi vendosi që bima të mbyllte gjethet e saj sipas kërkesës, në 1.3 sekonda.

Studiuesit gjithashtu bashkangjitën bimën Venus në një krah robotik dhe, përmes smartphone-it dhe pajisjes ‘komunikuese’, kanë stimuluar gjethen e saj që të mbyllet dhe të kapë një copë teli me diametër gjysmë milimetri.

Zbulimet e tyre, të botuara në revistën shkencore Nature Electronics në janar, demonstrojnë perspektivat për hartimin e ardhshëm të sistemeve teknologjike me bazë bimore, thonë ekipi hulumtues. Qasja e tyre mund të çojë në krijimin e kapësve robot më të ndjeshëm për të marrë objekte të brishta që mund të dëmtohen nga ato të ngurta aktuale.

Marrja e sinjaleve elektrike për të monitoruar shëndetin e të korrave

Ekipi hulumtues parashikon një të ardhme ku fermerët mund të ndërmarrin hapa parandalues ​​për të mbrojtur të korrat e tyre, duke përdorur pajisjen e ‘komunikimit’ me bimët që ata kanë zhvilluar.

Autori kryesor i studimit, Chen Xiaodong, Profesor Kryetar i Presidentit në Shkencat dhe Inxhinierinë e Materialeve në NTU Singapore tha: “Ndryshimi i klimës po kërcënon sigurinë ushqimore në të gjithë botën. Duke monitoruar sinjalet elektrike të bimëve, ne mund të jemi në gjendje të zbulojmë sinjalet e mundshme shqetësuese dhe rrjedhimisht anomalitë. Kur përdoren për qëllime bujqësore, fermerët mund të zbulojnë kur një sëmundje është në zhvillim, madje edhe para se të shfaqen simptoma të plota në të korrat, të tilla si gjethet e zverdhura. Kjo mund të na ofrojë mundësinë për të vepruar shpejt për të maksimizuar rendimentin e të korrave për popullsinë.

Prof Chen, i cili është gjithashtu Drejtor i Qendrës Inovative për Pajisjet Fleksibël (iFLEX) në NTU, shtoi se zhvillimi i pajisjes ‘komunikuese’ për monitorimin e bimëve ilustron vizionin e Kampusit Smart NTU i cili synon të zhvillojë zgjidhje të përparuara teknologjikisht për një të ardhme të qëndrueshme.

Përmirësimi i gjeneratës tjetër: Adeziv i lëngshëm me forcë ngjitëse më të madhe

Duke kërkuar të përmirësojnë performancën e pajisjes së tyre ‘të komunikimit’ me bimët, shkencëtarët e NTU gjithashtu bashkëpunuan me studiuesit në Institutin e Kërkimit dhe Inxhinierisë së Materialeve (IMRE), një njësi e Agjencisë së Singaporit për Shkencë, Teknologji dhe Kërkim (A * STAR).

Rezultatet nga ky studim i veçantë, i botuar në revistën shkencore Advanced Materials në Mars, zbuluan se duke përdorur një lloj hidroxheli të quajtur termoxhel, i cili gradualisht shndërrohet nga lëngu në një xhel në temperaturën e dhomës, është e mundur të bashkojnë pajisjen e tyre të ‘komunikimit’ me bimët në një larmi më të madhe të bimëve (me cilësi të ndryshme sipërfaqësore) dhe për të arritur kapjen e sinjalit me cilësi më të lartë, pavarësisht se bimët lëvizin dhe rriten në përgjigje të mjedisit.

Duke shtjelluar këtë studim, bashkëdrejtuesi profesor Profesor Chen Xiaodong tha: “Materiali me bazë termoxheli sillet si ujë në gjendjen e tij të lëngët, që do të thotë që shtresa ngjitëse mund të përputhet me formën e bimës përpara se të shndërrohet në xhel. Kur u provua në rrjedhjet në kërcellin e lulediellit, për shembull, ky version i përmirësuar i pajisjes “komunikuese” arriti katër deri në pesë herë forcën ngjitëse të hidroxhelit të zakonshëm dhe regjistroi sinjale dukshëm më të forta dhe më pak zhurmë në sfond.”

Autori bashkëudhëheqës i studimit Advanced Materials dhe Drejtori Ekzekutiv i IMRE, Profesor Loh Xian Jun, tha: “Pajisja tani mund të ngjitet në më shumë lloje të sipërfaqeve të bimëve dhe në mënyrë më të sigurt, duke shënuar një hap të rëndësishëm përpara në fushën e elektrofiziologjisë së bimëve.”

Duke ecur përpara, ekipi i NTU po kërkon të sajojë aplikacione të tjera duke përdorur versionin e përmirësuar të pajisjes së tyre ‘të komunikimit’ me bimët.