Nghiên cứu phát triển rễ cây có khả năng dẫn điện

Một dự án nghiên cứu mới của Trường Đại học Linkoping (Thụy Điển) đã chứng minh rằng, việc sử dụng rễ cây làm thiết bị lưu trữ năng lượng là phương án khả thi.

Phương pháp này đòi hỏi cây phải được tưới bằng dung dịch đặc biệt. Nhờ đó, giúp rễ của chúng có khả năng dẫn điện. Các nhà khoa học nhận thấy, quá trình này như một bằng chứng về khái niệm cho siêu tụ điện dựa trên rễ, cũng như các hệ thống kết hợp quá trình sinh học với điện tử.

Hệ thống rễ cây dẫn điện được phát triển bởi Trường Đại học Linkoping (Thụy Điển).

Được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Điện tử Hữu cơ của trường đại học, bước đột phá này xây dựng dựa trên nghiên cứu trước đó do Nhóm các nhà máy điện tử thực hiện, với sự dẫn đầu của Tiến sĩ Eleni Stavrinidou. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Materials Horizons.

Vào năm 2015, các nhà khoa học này đã thành công chế tạo các mạch điện trong mô mạch của hoa hồng bằng cách định lượng cây trồng với một loại polyme dẫn điện gọi là PEDOT.

Các mạch điện sau đó được sử dụng để tạo thành một chất bán dẫn. Vào năm 2017, các nhà khoa học đã bổ sung một oligomer liên hợp gọi là ETE-S để thay thế. Từ đó, tạo thành các polyme trong cây với khả năng biến thành chất dẫn điện có thể lưu trữ năng lượng.

“Trước đây, chúng tôi đã làm việc trên các loại cây giâm cành. Loại cây này có thể tiếp nhận và tổ chức các polyme hoặc oligomer dẫn điện. Tuy nhiên, cây giâm cành chỉ có thể sống được vài ngày và không phát triển nữa.

Trong nghiên cứu mới này, chúng tôi sử dụng các cây nguyên bản, cụ thể là một loại cây đậu thông thường được trồng từ hạt. Chúng tôi thấy rằng, các cây này có khả năng dẫn điện khi chúng được tưới bằng dung dịch chứa các oligomer”, Tiến sĩ Stavrinidou cho biết.

Cây đậu được sử dụng trong các thí nghiệm của nhóm được gọi là Phaseolus vulgaris. Nhóm nghiên cứu đã thêm polyme hóa oligomer liên hợp ETE-S có trong dung dịch tưới nước như một phần của quy trình tự nhiên.

Nhờ dung dịch này, một màng dẫn điện dạng polyme xuất hiện trên rễ cây. Sau đó, dung dịch biến toàn bộ hệ thống rễ của cây thành một mạng lưới các chất dẫn điện. Khả năng dẫn điện này có thể kéo dài trong hơn bốn tuần.

Các nhà khoa học đã điều chỉnh để sử dụng cây này như siêu tụ điện. Khi đó, các gốc cây hoạt động như những điện cực của hệ thống trong quá trình sạc và xả. Các nhà khoa học phát hiện, gốc cây có thể lưu trữ năng lượng gấp 100 lần so với những hệ thống trước đây chỉ sử dụng thân cây. Phương pháp mới này dường như không ảnh hưởng nhiều đến sự sống của cây. Nhờ đó, cho phép hệ thống được sử dụng trong thời gian dài.

“Cây phát triển một hệ thống rễ phức tạp hơn, nhưng không bị ảnh hưởng gì. Nó tiếp tục phát triển và tạo ra đậu”, Tiến sĩ Stavrinidou cho biết.

Theo các nhà nghiên cứu, công trình này giúp mở ra một con đường đầy hứa hẹn để tích hợp hệ thống năng lượng vào thực vật sống mà không ảnh hưởng đến các chức năng sinh học của chúng. Trước đó, có không ít dự án nghiên cứu tập trung vào các hệ thống kết hợp sinh học tương tự. Một số nhằm biến thực vật thành cảm biến giám sát hữu cơ.

Trong khi đó, những dự án khác liên quan đến tạo ra “thực vật máy” có khả năng tự hướng về ánh sáng. Việc phát triển rễ cây dẫn điện của các nhà khoa học tại Trường Đại học Linkoping có thể là sự bổ trợ hữu ích cho lĩnh vực nghiên cứu này.