El polímero semiconductor PEDOT-S podría usarse para crear una red de cables dentro del tallo sin matar la planta. La rosa se colocó en agua que contenía el monómero disuelto, que fue succionado por el tallo hacia el sistema de transporte de agua vascular de la planta, el xilema. A continuación, los monómeros se polimerizaron in situ dentro del tallo de la planta. El polímero formó una película de hidrogel dentro de los canales tubulares, que actúa como hilo conductor. Estos cables tenían hasta 10 cm de largo.
“Anteriormente hemos trabajado con esquejes de plantas, que fueron capaces de recoger y organizar polímeros conductores u oligómeros. Sin embargo, los esquejes de la planta pueden sobrevivir solo unos días y la planta ya no crece. En este nuevo estudio utilizamos plantas intactas, una planta de frijol común que crece a partir de semillas, y mostramos que las plantas se vuelven conductoras de la electricidad cuando se riegan con una solución que contiene oligómeros ”, dice Eleni Stavrinidou.
Se forma una película conductora de polímero en las raíces de la planta, lo que hace que todo el sistema de raíces funcione como una red de conductores fácilmente accesibles. Las raíces de la planta de frijol permanecieron conductoras de electricidad durante al menos cuatro semanas, con una conductividad en las raíces de aproximadamente 10 S / cm (Siemens por centímetro).
Imagen real del circuito electrónico desarrollado en las raíces de una planta de frijoles.
Almacenar energía
Los investigadores investigaron la posibilidad de usar las raíces para almacenar energía y construyeron un supercondensador basado en raíces en el que las raíces funcionaban como electrodos durante la carga y descarga.
“Los supercondensadores basados en polímeros conductores y celulosa son una alternativa ecológica para el almacenamiento de energía que es barata y escalable”, dice Eleni Stavrinidou.
El supercondensador basado en raíces funcionó bien y podría almacenar 100 veces más energía que los experimentos anteriores con supercondensadores en plantas que usaban el tallo de la planta. El dispositivo también se puede utilizar durante períodos de tiempo prolongados, ya que las plantas de frijoles en los experimentos continuaron viviendo y prosperando.
“La planta desarrolla un sistema radicular más complejo, pero por lo demás no se ve afectado: sigue creciendo y produciendo frijoles”, asegura Eleni Stavrinidou.
Resultados muy significativos
Los resultados, que han sido publicados en la revista científica Materials Horizons, son muy significativos, no solo para el desarrollo del almacenamiento de energía sostenible, sino también para el desarrollo de nuevos sistemas biohíbridos, como materiales funcionales y compuestos. Las raíces electrónicas también son una contribución importante al desarrollo de una comunicación fluida entre los sistemas electrónicos y biológicos.
El grupo de investigación está formado por investigadores del Laboratorio de Electrónica Orgánica, el Centro de Ciencias Vegetales de Umeå, el Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg de la Universidad de Linköping y de universidades e institutos de investigación de Francia, Grecia y España.
Los organismos de financiación para la investigación han incluido el Programa Horizonte de la UE FET-OPEN-HyPhOE, el Consejo de Investigación Sueco, el Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg y el Área de Investigación Estratégica en Ciencia de Materiales sobre Materiales Funcionales Avanzados (AFM) en la Universidad de Linköping.
El artículo: Plantas biohíbridas con raíces electrónicas mediante polimerización in vivo de oligómeros conjugados, Daniela Parker, Yohann Daguerre, Gwennael Dufil, Daniele Mantione, Eduardo Solano, Eric Cloutet, Georges Hadziioannou, Torgny Näsholm, Magnus Berggren, Eleni Pavlopoulidou, Eleni Sta. Materiales Horizontes 2021, DOI 10.1039 / D1MH01423D