Med hjälp av ett elektriskt ledande, vattenlösligt plastmaterial har en grupp forskare vid Linköpings universitet lyckats skapa elektroniska nätverk inuti växter.
– Vi har gjort transistorer i stammarna och vi har gjort enkla displayer som gör att vi kan ändra färg på löven. Just löven är lite mer av en gadgeteffekt, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik vid Linköpings universitet och huvudforskare i projektet.
Vad han menar med gadgeteffekt är att just att ändra färg på löven kanske inte är den allra största nyttan av upptäckten, utan snarare något som visar på vidden av vad de lyckats åstadkomma.
– Det vi tror på sikt är att vi kan börja modifiera transistorerna till att bli känsliga sensorer för växternas hormonnivåer, och att vi kan göra elektroder i löven för att omvandla socker till elektrisk energi, och så finns många andra riktningar det kan ta, säger han.
En av dem är vägen mot organiska bränsleceller, som skulle kunna leverera ström direkt från en växt.
Viktigast för växtforskning
Men det som förmodligen ligger närmast i tiden är forskning på och förståelse av växter. Genom att sätta in sensorer i växterna ska biologer på ett bättre sätt kunna förstå hur växterna fungerar när det kommer till tillväxt och utveckling.
– För mig som växtforskare så ser jag just den här möjligheten att kunna utveckla väldigt känsliga sensorer och även att kunna små pumpar som gör att man kan gå in och ändra olika koncentrationer av ämnen i växterna som mest spännande, säger Ove Nilsson, professor i växters reproduktionsbiologi vid Umeå universitet.
Han kallar sig själv växtkonsult i projektet, eftersom att han hjälpt till med kunskapen på den biologiska sidan. Bland annat var det han som föreslog att man skulle använda just rosor.
– De behövde en växt som var enkel för dem att få tag i. Rosor kunde de gå och köpa i blomsterhandeln, de har en ganska ordentlig stam och man kan få dem att suga upp vatten ganska ordentligt, säger han.
Ett och ett halvt år från start till mål
Magnus Berggren har jobbat med att korsbefrukta elektronik och organiska funktioner länge. För 20 år sen var han bland annat involverad i forskningen bakom teknologin i dagens OLED-skärmar.
– Men nu är skärmarna på marknaden, så vi håller på med nästa steg, säger han.
Och det här projektet har gått snabbt. Det var för ungefär ett och ett halvt år sedan som man bestämde att projektet faktiskt skulle bli av, men idén bakom det har på ett eller annat sätt funnits länge.
– I lite drygt 15 år jobbade vi med att trycka elektronik för att kunna göra elektronik av papper. Under tiden vi jobbade med pappersindustrin så kom frågan skämtsamt upp om vi inte kunde sätta kretsar i timmer, om vi kunde göra elektronik i växter. Mest på skoj, säger Magnus Berggren.
Men det var inte förrän Ove Nilsson påpekade att man för att ordentligt kunna interagera med växter på elektronisk väg behövde sprida ut elektroniken i hela växten, eftersom att den saknar nervsystem.
– Det öppnade ögonen och triggade igång oss, säger Magnus Berggren.
Fick hjälp av växten
Därefter gick projektet framåt med stormsteg. Ganska snart insåg de att det enklaste sättet att montera nätverken inuti växterna måste vara att låta växterna absorbera det ledande materialet själva.
De testade sin idé om vattenlösliga polymerer genom att ställa sina lokalt införskaffade rosor i en lösning av polymerplast och vatten, och det dröjde inte länge förrän de såg resultat.
– Till vår glädje såg vi att det här materialet först transporterades utmed hela rosorna, spreds in i alla vaskulära system, och efter bara några timmar började de kommunicera och bilda perfekta ledande strukturer, säger Magnus Berggren.
Det här hände på grund av en lycklig slump. Genom att byta ut omgivningens joner kan man nämligen få det ledande plastämnet att montera sig självt utmed ytor eller längs linjer. När en växt utsätts för ett främmande ämne är en av reaktionerna att jonerna i xylemkanalerna – de kanaler som transporterar vatten i växten – byts ut.
Precis den reaktion som uppstår när ett ämne tillförs får alltså polymeren att montera sig själv inuti rosen, och dessutom utan att blockera flödet av vatten eller näring.
– När vi såg det här så visste vi att vi kunde göra elektroniksystem av det. Sen dess har vi jobbat stenhårt med det här projektet i ungefär ett år, säger Magnus Berggren.
Twittrande blommor?
Upptäckten ska bana väg för ett antal olika forskningsområden. I Umeå hoppas man kunna använda de elektroniska nätverken för att studera och kontrollera växters blomningsprocesser.
Eftersom att växter inte reagerar särskilt snabbt på väderomslag och inte heller kan förutse dem kan människor med hjälp av elektronik påverka dem till att exempelvis senarelägga blomning om vi vet att kallare väder är på ingång.
Men det finns också festligare applikationer i världen av elektroniska växter.
– Jag var på en konferens för ett tag sen där man visade en gran som var uppkopplad på internet och hade ett eget twitterkonto. Då hade de kopplat upp granen med olika sensorer som gick via en dator och ut på internet. Så gick man fram och tog tag i en gren så kände granen det och sa omedelbart ”god dag, god dag”, berättar Ove Nilsson.
Rapporten publiceras i tidskriften Science Advances.