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科学家开发可附着在植物上的电极 促使捕蝇草按需闭合

据外媒报道,植物是复杂的生物体,它们利用电信号来感知和回应周围的环境。我们之前已经看到过富有想象力的科学家利用这些能力制造出了机械人植物,它们可以驱动自己向着光亮的方向前进,或者充当环境生物传感器。而新加坡南洋理工大学(NTU)的最新研究显示,它们甚至可以用来捡拾易碎的物体,还有其他一些有趣的可能性。

科学家开发可附着在植物上的电极 促使捕蝇草按需闭合


虽然众所周知,植物和许多生物体一样,会对外部刺激发出电信号,但这些电信号非常微弱。NTU团队从心电图(ECG)中获得灵感,通过人类的电活动来监测心脏健康,从而想出了一种方法来大声而清晰地读取这些电信号。

为了使这种技术适应植物,研究人员开发了一种可保形的电极材料,并将其与一种粘性水凝胶结合起来,这种水凝胶在室温下会从液体转变为弹性凝胶。这使得电极能够附着在广泛的植物上,甚至在它们生长和移动时对环境做出反应。在这里,它作为一种通信设备,提供了对植物发出的电信号的清晰读取。

“气候变化正在威胁全世界的粮食安全,”该研究的主要作者陈晓东说。“通过监测植物的电信号,我们或许能够发现可能的求救信号和异常情况。当用于农业目的时,农民可能会发现疾病正在进行中,甚至在作物上出现全面的症状之前,如黄叶。这可能为我们提供了迅速采取行动的机会,以最大限度地提高人们的作物产量。”

科学家开发可附着在植物上的电极 促使捕蝇草按需闭合


这个装置的直径只有3毫米,重要的是,不会影响植物进行光合作用。在最初的一项实验中,该团队采用了该技术的早期版本,并将其植入捕蝇草上。然后,该团队使用智能手机,以特定的频率向该设备发送电脉冲,促使捕蝇草按要求闭合其叶片。

在另一轮实验中,该团队将一个机械臂连接到捕蝇草上。他们重复这一过程,并以特定的频率从智能手机上发出脉冲电信号,使捕蝇草闭合,在此过程中夹住一根细线。

科学家开发可附着在植物上的电极 促使捕蝇草按需闭合


通过这些实验,该团队不仅展示了其通信设备如何用于监测植物对周围环境的反应方式,而且实际上还将它们用作敏感的机器人抓手,用于易碎物品。该团队现在正在探索这些功能的其他使用方式。

科学家们将他们的研究发表在两项研究中,其中一项发表在《自然-电子学》杂志上,另一项发表在《先进材料》杂志上。

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