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Os cientistas desenvolvem um dispositivo para “se comunicar” com as plantas usando sinais elétricos

Traduzido de Science Daily

Uma equipe de cientistas liderada pela Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) desenvolveu um dispositivo que pode enviar sinais elétricos de e para as plantas, abrindo as portas para novas tecnologias que fazem uso das plantas.

A equipe da NTU desenvolveu o dispositivo de “comunicação” de sua planta colocando um eletrodo adaptativo (um pedaço de material condutor) na superfície de uma planta de armadilha de Vênus usando um adesivo macio e pegajoso conhecido como hidrogel. Com o eletrodo preso à superfície da armadilha para moscas, os pesquisadores podem realizar duas coisas: capturar sinais elétricos para monitorar como a planta responde ao ambiente e transmitir sinais elétricos para a planta para fazer com que ela feche suas folhas.

Os cientistas sabem há décadas que as plantas emitem sinais elétricos para detectar e responder ao ambiente. A equipe de pesquisa da NTU acredita que o desenvolvimento da capacidade de medir sinais elétricos de plantas pode criar oportunidades para uma variedade de aplicações úteis, como robôs baseados em plantas que podem ajudar a pegar objetos frágeis ou ajudar a melhorar a segurança. Alimentos detectando doenças. nas primeiras safras.

No entanto, os sinais elétricos das plantas são muito fracos e só podem ser detectados quando o eletrodo faz um bom contato com as superfícies das plantas. As superfícies peludas, cerosas e irregulares das plantas tornam difícil para qualquer dispositivo eletrônico de película fina se unir e obter uma transmissão de sinal confiável.

Para superar esse desafio, a equipe do NTU se inspirou no eletrocardiograma (ECG), que é utilizado para detectar anormalidades cardíacas por meio da medição da atividade elétrica gerada pelo órgão.

Transmissão de sinais elétricos para criar um robô baseado em planta sob demanda

Como uma prova de conceito, os cientistas pegaram o dispositivo de “comunicação” da planta e o anexaram à superfície de uma armadilha de Vênus, uma planta carnívora com lóbulos de folhas peludas que se prendem aos insetos quando ativados.

O dispositivo tem 3 mm de diâmetro e é inofensivo para a planta. Não afeta a capacidade da planta de fotossintetizar enquanto detecta com sucesso os sinais elétricos da planta. Usando um smartphone para transmitir pulsos elétricos para o dispositivo em uma frequência específica, a equipe obteve a armadilha da mosca Venus para fechar suas folhas sob demanda, em 1,3 segundos.

Os pesquisadores também prenderam a alça-moscas de Vênus a um braço robótico e, por meio do smartphone e do dispositivo de ‘comunicação’, estimularam sua lâmina a se fechar e pegar um pedaço de fio de meio milímetro de diâmetro.

Suas descobertas, publicadas na revista científica Natureza Eletrônica em janeiro, demonstrar as perspectivas de projetos futuros de sistemas de tecnologia baseados em plantas, afirma a equipe de pesquisa. Sua abordagem pode levar à criação de garras robóticas mais sensíveis para pegar objetos frágeis que podem ser danificados pelos rígidos atuais.

Colete sinais elétricos para monitorar o monitoramento da saúde da colheita

A equipa de investigação prevê um futuro em que os agricultores possam tomar medidas preventivas para proteger as suas colheitas, utilizando o dispositivo de “comunicação” das plantas que desenvolveram.

O autor principal do estudo, Chen Xiaodong, professor titular de ciência e engenharia de materiais da NTU Cingapura, disse: “A mudança climática está ameaçando a segurança alimentar em todo o mundo. Monitorando os sinais elétricos das plantas, podemos detectar sinais potenciais. Alívio e anormalidades. Quando usado para Para fins agrícolas, os agricultores podem descobrir quando uma doença está progredindo, mesmo antes que os sintomas completos apareçam nas plantações, como folhas amareladas. Isso pode nos dar a oportunidade de agir rapidamente para maximizar o rendimento das safras para a população. “

O professor Chen, que também é diretor do Centro de Inovação para Dispositivos Flexíveis (iFLEX) da NTU, acrescentou que o desenvolvimento do dispositivo de ‘comunicação’ para monitoramento de plantas exemplifica a visão do NTU Smart Campus, que visa desenvolver soluções tecnologicamente avançadas para um Futuro sustentável. .

Melhoria de próxima geração: cola líquida com força adesiva mais forte

Buscando melhorar o desempenho do dispositivo de ‘comunicação’ da planta, os cientistas da NTU também colaboraram com pesquisadores do Instituto de Engenharia e Pesquisa de Materiais (IMRE), uma unidade da Agência de Ciência, Tecnologia e Pesquisa de Cingapura (A * STAR).

Resultados deste estudo separado, publicado na revista científica Materiais avançados em março, ele descobriu que usando um tipo de hidrogel chamado termogel, que gradualmente se transforma de um líquido em um gel extensível em temperatura ambiente, é possível conectar seu dispositivo de ‘comunicação’ de planta a uma variedade maior de plantas (com vários texturas de superfície) e obter detecção de sinal de qualidade superior, embora as plantas se movam e cresçam em resposta ao ambiente.

No desenvolvimento deste estudo, o co-autor principal, Professor Chen Xiaodong, disse: “O material à base de termogel se comporta como água em seu estado líquido, o que significa que a camada adesiva pode se adaptar ao formato da planta antes de gelificar. Quando testado em hastes de girassol peludas, por exemplo, esta versão melhorada do dispositivo de ‘comunicação’ da planta atingiu quatro a cinco vezes a força adesiva do hidrogel comum e registrou sinais significativamente mais fortes e menos ruído de fundo “.

Co-autor principal do Materiais avançados O professor Loh Xian Jun, de estudo da IMRE e diretor executivo, disse: “O dispositivo agora pode aderir a mais tipos de superfícies de plantas e com mais segurança, marcando um importante passo à frente no campo da eletrofisiologia vegetal. Ele abre novas oportunidades para tecnologias baseadas em plantas. . “

No futuro, a equipe da NTU está procurando projetar outras aplicações usando a versão aprimorada do dispositivo de ‘comunicação’ de sua planta.

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=uky40A2z-ws&t=1s



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