Un equipo de científicos dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur ha desarrollado un dispositivo que puede enviar señales eléctricas desde y hacia las plantas, abriendo la puerta a nuevas tecnologías que hacen uso de las plantas.
El equipo de NTU desarrolló el dispositivo de 'comunicación' de su planta colocando un electrodo adaptable una pieza de material conductor en la superficie de una planta Venus atrapamoscas usando un adhesivo suave y pegajoso conocido como hidrogel. Con el electrodo adherido a la superficie deatrapamoscas, los investigadores pueden lograr dos cosas: captar señales eléctricas para monitorear cómo la planta responde a su entorno y transmitir señales eléctricas a la planta para hacer que cierre sus hojas.
Los científicos han sabido durante décadas que las plantas emiten señales eléctricas para detectar y responder a su entorno. El equipo de investigación de NTU cree que el desarrollo de la capacidad de medir las señales eléctricas de las plantas podría crear oportunidades para una variedad de aplicaciones útiles, como:basados en robots que pueden ayudar a recoger objetos frágiles o ayudar a mejorar la seguridad alimentaria mediante la detección temprana de enfermedades en los cultivos.
Sin embargo, las señales eléctricas de las plantas son muy débiles y solo se pueden detectar cuando el electrodo hace un buen contacto con las superficies de las plantas. Las superficies peludas, cerosas e irregulares de las plantas dificultan que cualquier dispositivo electrónico de película delgada se adhiera ylograr una transmisión de señal confiable.
Para superar este desafío, el equipo de NTU se inspiró en el electrocardiograma ECG, que se utiliza para detectar anomalías cardíacas midiendo la actividad eléctrica generada por el órgano.
Transmisión de señales eléctricas para crear un robot basado en plantas bajo demanda
Como prueba de concepto, los científicos tomaron el dispositivo de 'comunicación' de su planta y lo conectaron a la superficie de una Venus atrapamoscas, una planta carnívora con lóbulos foliares peludos que se cierran sobre los insectos cuando se activan.
El dispositivo tiene un diámetro de 3 mm y es inofensivo para la planta. No afecta la capacidad de la planta para realizar la fotosíntesis mientras detecta con éxito las señales eléctricas de la planta. Usar un teléfono inteligente para transmitir pulsos eléctricos al dispositivo a una frecuencia específica, el equipo provocó que la trampa para moscas Venus cerrara sus hojas a pedido, en 1,3 segundos.
Los investigadores también conectaron la trampa para moscas Venus a un brazo robótico y, a través del teléfono inteligente y el dispositivo de 'comunicación', estimularon su hoja para que se cerrara y tomara un trozo de alambre de medio milímetro de diámetro.
Sus hallazgos, publicados en la revista científica Electrónica de la naturaleza en enero, demuestre las perspectivas para el diseño futuro de sistemas tecnológicos basados en plantas, dice el equipo de investigación. Su enfoque podría conducir a la creación de pinzas robóticas más sensibles para recoger objetos frágiles que pueden ser dañados por los rígidos actuales.
Recogiendo señales eléctricas para monitorear el monitoreo de la salud de los cultivos
El equipo de investigación prevé un futuro en el que los agricultores puedan tomar medidas preventivas para proteger sus cultivos, utilizando el dispositivo de 'comunicación' de las plantas que han desarrollado.
El autor principal del estudio, Chen Xiaodong, profesor presidente de ciencia e ingeniería de materiales en NTU Singapur, dijo: "El cambio climático está amenazando la seguridad alimentaria en todo el mundo. Al monitorear las señales eléctricas de las plantas, podemos detectar posiblesseñales de socorro y anomalías. Cuando se utiliza con fines agrícolas, los agricultores pueden descubrir cuándo una enfermedad está en curso, incluso antes de que aparezcan síntomas completos en los cultivos, como hojas amarillentas. Esto puede brindarnos la oportunidad de actuar rápidamente para maximizar el cultivorendimiento para la población. "
El profesor Chen, quien también es Director del Centro Innovador para Dispositivos Flexibles iFLEX en NTU, agregó que el desarrollo del dispositivo de 'comunicación' para el monitoreo de plantas ejemplifica la visión de NTU Smart Campus, que tiene como objetivo desarrollar soluciones tecnológicamente avanzadas para unFuturo sostenible.
Mejora de próxima generación: pegamento líquido con una fuerza adhesiva más fuerte
Buscando mejorar el rendimiento de su dispositivo de 'comunicación' de la planta, los científicos de NTU también colaboraron con investigadores del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales IMRE, una unidad de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur A * STAR.
Resultados de este estudio separado, publicado en la revista científica Materiales avanzados en marzo, descubrió que al usar un tipo de hidrogel llamado termogel, que se transforma gradualmente de líquido a gel estirable a temperatura ambiente, es posible conectar su dispositivo de 'comunicación' de la planta a una mayor variedad de plantas convarias texturas de superficie y lograr una detección de señal de mayor calidad, a pesar de que las plantas se mueven y crecen en respuesta al medio ambiente.
En base a este estudio, el coautor principal, el profesor Chen Xiaodong, dijo: "El material a base de termogel se comporta como agua en su estado líquido, lo que significa que la capa adhesiva puede adaptarse a la forma de la planta antes de que se convierta en un gel.Cuando se probó en tallos peludos de girasol, por ejemplo, esta versión mejorada del dispositivo de 'comunicación' de la planta logró de cuatro a cinco veces la fuerza adhesiva del hidrogel común y registró señales significativamente más fuertes y menos ruido de fondo ".
Coautor principal del Materiales avanzados estudio y director ejecutivo de IMRE, el profesor Loh Xian Jun, dijo: "El dispositivo ahora puede adherirse a más tipos de superficies de plantas, y de manera más segura, lo que marca un importante paso adelante en el campo de la electrofisiología de plantas. Abre nuevasoportunidades para tecnologías basadas en plantas ".
En el futuro, el equipo de NTU está buscando diseñar otras aplicaciones utilizando la versión mejorada del dispositivo de 'comunicación' de su planta.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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