En electrizante avance, los investigadores crean circuito dentro de plantas vivas

Investigadores han creado circuitos electrónicos flexibles dentro de una rosa

Ya podemos hablar acerca de la electricidad de las plantas. Los investigadores han creado circuitos electrónicos flexibles dentro de una rosa. Eventualmente, tales circuitos pueden ayudar a los agricultores a espiar en sus cultivos e incluso controlar cuando maduran. El avance puede incluso permitir a la gente aprovechar la energía de los árboles y arbustos sin talarlos y usarlos como combustible, conectando directamente en la maquinaria de la fotosíntesis.

Los circuitos electrónicos flexibles están hechos de materiales orgánicos flexibles. Eso los hace potencialmente compatibles con los tejidos y ha estimulado los esfuerzos de investigación para usarlos para diagnosticar y tratar enfermedades. "La electrónica orgánica está en auge en el área de las aplicaciones médicas", dice Magnus Berggren, un científico de materiales e ingeniero eléctrico en la Universidad de Linköping, Norrköping, en Suecia y un líder en la elaboración de este tipo de aplicaciones médicas.

Hace unos 15 años uno de los colegas de Berggren de biología vegetal preguntó si sería posible colocar la electrónica dentro de los árboles con el fin de espiar los procesos bioquímicos que se producen allí. Si es así, tal vez podrían controlar precisamente, por ejemplo, cuando un árbol da flores. "Pensamos que era una broma", dijo Berggren. Después de todo, señala, los biólogos han dado pasos firmes en las técnicas de ingeniería genética para controlar las innumerables funciones bioquímicas en las plantas. Sin embargo, las plantas genéticamente modificadas tienen un tiempo mucho más difícil de ser aprobado para su liberación en Suecia de que lo hacen en los Estados Unidos. "Sentimos que esas tecnologías no puedan hacerse en los bosques y campos de aquí", dice Berggren. Así que, un par de años atrás, él y sus colegas decidieron dar a las plantas electrónicos una segunda mirada.

Su idea era utilizar la propia arquitectura y biología de las plantas para ayudarles a montar los dispositivos en el interior. Para ello, reunieron "cables" a base de polímeros en el interior del xilema de la planta, el canal en forma de tubo que transporta el agua hasta el tallo de una planta a las hojas. Pensaron que si podían disolver en agua la realización de bloques de construcción del polímero, tal vez las plantas podrían tirar de ellos hasta los canales y unirlos en alambres.

Berggren y sus colegas trataron a más de una docena de diferentes bloques de construcción electrónica de polímeros. Ellos los disuelven en agua, luego se colocan rosas-ya sea con raíces intactas o corte en el tallo en el agua para ver si los orgánicos serían malvados hacia arriba. Todos los bloques de construcción ya sea obstruido la base del tallo o no montar en los cables.

Finalmente consiguieron un bloque de construcción electrónica orgánico llamado PEDOT-S:H. Cada uno de estos bloques de construcción consiste en un resumen, repitiendo la cadena de una molécula orgánica conductora con brazos cortos que salen de cada eslabón de la cadena. Cada uno de los brazos se divierte un grupo que contiene azufre, unido a un átomo de hidrógeno. El grupo de Berggren encontró que cuando los pusieron en el agua, los tallos de la rosa sacaron fácilmente las cortas cadenas de polímero hasta los canales del xilema. Las plantas intactas también sacaron los orgánicos a través de las raíces, aunque mucho más lentamente, dice Berggren.

Una vez dentro, la química en esos canales sacó los átomos de hidrógeno de los brazos cortos, un cambio que llevó a los grupos de azufre a unirse a las cadenas de vecinos. El resultado fue que innumerables cadenas de polímero se cortan rápidamente a sí mismas y se unen entre sí en cadenas continuas de hasta 10 centímetros. Luego, los investigadores añadieron sondas electrónicas a los extremos opuestos de estas cadenas, y encontraron que eran, de hecho, cables que conducían electricidad en toda la línea.

Una vez que funcionó, el equipo de Berggren añadió otros parches electrónicos en la superficie de los tallos de su rosa para crear transistores que fueron capaces de cambiar la corriente en un alambre a encendido y apagado. Según informan en Science Advances, se pasó a utilizar un conjunto de técnicas diferentes para mostrar que podían obtener hojas para llevar la electrónica orgánica, esencialmente creando una matriz de píxeles. Mediante la aplicación de diferentes voltajes a los píxeles, podían cambiar sus colores para crear una pantalla.

"Suena genial", dice Zhenan Bao, un experto en electrónica orgánica en la Universidad de Stanford en Palo Alto, California. Aunque después de una rápida lectura del documento, Bao dice que no está claro cuál sería la aplicación.

Berggren también dice que está empezando a tratar de resolver eso. Una posibilidad, dice, es la de insertar sensores electrónicos en algunas plantas en un campo para detectar cuando comienzan a liberar hormonas que inician el proceso de floración u otros cambios en la planta. Esto podría permitir a los agricultores mejores aplicaciones de tiempo de riego y fertilizantes para ayudar a las plantas.

Con el tiempo, añade, que incluso puede ser posible utilizar la electrónica de plantas para acelerar o retrasar el inicio de la floración para protegerlas de las inclemencias del tiempo que viene. Por último, dice, tal vez en un futuro lejano, pueda ser posible aprovechar las capacidades de la fotosíntesis de las plantas para generar electricidad directamente, lo que nos permitiría aprovechar la energía del sol sin destruir las plantas.

Artículo científico: Electronic plants