İsveç'te bulunan Linköping Üniversitesi ve İsveç Tarımsal Bilimler Üniversitesi'nden Magnus Berggren liderliğindeki araştırmacılar canlı bitkilerin iç yapılarına entegre edilebilen elektronik devre geliştirdi. Ekip, bitkilerin damar sistemlerinin içine iletken bir polimer aktararak, elektriksel bir devrenin en önemli bileşenlerini böylece yapılandırmış oldu. Ayrıca bu yöntemle dijital bir görüntünün transistör modülasyonu, dijital mantık fonksiyonları ve elemanları da gösterildi. Bitkiye tümleşik elektronik, bitki fizyolojisini ve fotosentezden elde edilen enerjiyi düzenlememizi sağlayabilir.

Organik elektronik malzemeler, hem elektronik hem de iyonik sinyalleri iletip işleyebilen polimerler ve moleküllerdir. Hemen hemen her biçime sokulabilirler ve elektronik sinyalleri kimyasal süreçlere, kimyasal süreçleri de elektronik sinyallere çevirebilen cihazların yapılandırılmasında kullanılabilirler. Sonuçta ortaya çıkan elektrokimyasal cihazlar, biyolojik ve kimyasal süreçlerin düzenlenip izlenmesinde işe yarayabilir. Şu anda bu tür teknolojilerden ilaç ulaştırma, yenileyici tıp, nöronal ara bağlantılar ve teşhis gibi çeşitli medikal araçlarda zaten yararlanılıyor.

Araştırmacılar özellikle benzer organik biyoelektroniklerin bitkilerdeki kimyasal süreçleri algılama, kaydetme ve kontrol etmede kullanılıp kullanılamayacağı ile ilgileniyor. Eğer bu yapılabilirse, tarımda çok yararlı uygulamalarının olabileceğini belirtiyor Berggren. Örneğin ekinlerin çiçek açacağına işaret eden hormonları izleyebilirsek ve bu süreci düzenleyebilirsek, çiçeklenme zamanını kötü havadan kaçınacak biçimde ayarlayabiliriz.

İletken Kablolar

Araştırmacılar bir bahçe gülünün (Lat. Rosa floribunda) köklerini iletken polimer çözeltilerine batırarak, elektronik devrelerle birleştirmeyi denemiş. Sadece bir tanesi, PEDOT adı da verilen poly(3,4-ethylenedioxythiophene) bitki boyunca suyu ileten tüp benzeri odun borusundan alınarak, bitkinin iç yapısına eklemlenebilmiş. Polimerin, odun borusu içinde kimileri 5 cm'den daha uzun olan iletken kablolar oluşturacak biçimde kendi kendini organize ettiği böylece gösterilmiş oldu. Su ve besinin iletimine ise herhangi bir olumsuz etki yapmadı.

Ekip bu kabloların etraflarındaki hücrlerin içindeki elektrolitik bölmelerle etkileşim yapabildiğini gösterdi. Bu etkileşimi, iyonik sinyalleri elektronik çıktıya çeviren elektrokimyasal bir transistör yapmak için kullandılar. Ardından PEDOT/gül kökü kablosunun aynı parçasında böyle iki transistör yaparak, çiftin tıpkı bir NOR (VEYA DEĞİL) mantık geçidi gibi işlediğini gösterdiler.

Gül yapraklarının içine bir tür PEDOT aşılayan bilimciler, iletken polimerin yaprağın damarları ile ayrılmış bölmelere ilerleyerek, iki boyutlu bir elektrokimyasal hücre ağı yarattığını saptadı. Yaprağa gerilim uygulandığında polimer hücrelerinin rengi değişti. Bu da onların yapraktaki iyonlarla etkileştiğini gösteriyor.

Temel Devreler

Renk değiştiren yapraklar henüz başlangıç ama Berggren'in dediğine göre, yaprakların içinde oldukça gelişmiş düzeyde devreler inşa edilebileceğini gösteriyor. Ayrıca sensörler ve başka ileri düzey cihazlar geliştirmeye çok yaklaştıklarını belirtiyor. Yaptıkları bu çalışma, her tür temel devre ve cihazın bu şekilde üretilebileceğine işaret ediyor.

West of England Üniversitesi'nden Andy Adamatzky gelişmeyi şöyle yorumluyor: "Yaşayan teknolojiler alanındaki bir diğer harika gelişme bu. Bitki ile donanımın melezlenmesi. Bitkilerin kendi çevrelerini algılayabilecekleri ve içsel bilgisayarları aracılığıyla analiz yapıp insanlara gönderebilecekleri gömülü bilgisayarların geliştirilmesinde kullanılabileceğini düşünüyorum."



 

---

Kaynak: Physics World, "Cyborg roses become transistors and logic gates"
< http://physicsworld.com/cws/article/news/2015/nov/23/cyborg-roses-become-transistors-and-logic-gates >

Referans Makale: Science Advances, 20 Nov 2015, DOI: 10.1126/sciadv.1501136, "Electronic plants"
< http://advances.sciencemag.org/content/1/10/e1501136.full >

---