新加坡——想象有一天,庄稼能告诉你他们渴了,或者你能指示一株植物小心地拣起一件东西。
牵强?新加坡的科学家们实际上创造了一种人类和植物通过智能手机进行交流的方式。
南洋理工大学(NTU)的研究小组通过开发一种小型导电材料来实现这一点,这种材料允许电信号进入和离开植物。
就像大脑发出电信号一样,植物也会发出电信号来对环境做出反应,并表现出痛苦或健康不佳的迹象。
科学家们发现,这些信号可以用来扩大植物的能力和功能。
例如,当科学家通过捕蝇草发出电信号时,捕蝇草(一种自然诱捕虫子的食肉植物)就有可能抓住一根细线。
科学家只需要一部智能手机和一个电极,电极是金属导电材料。
在实验中,研究小组使用一种称为thermogel的软粘性粘合剂,将一个3毫米宽的电极粘贴到捕蝇草上,这种粘合剂在室温下能从液体转变为柔性凝胶。
这种电极对植物无害,不影响植物进行光合作用的能力。
在智能手机向电极发送电脉冲的1.3秒内,捕蝇草突然关闭。
南洋理工大学的研究人员更进一步,将捕蝇草连接到一个机械臂上,并用电信号为该装置供电,使其抓起一根半毫米厚的细线。
这项关于肉食性植物的研究成果发表在一月份的科学期刊《自然电子学》上。
研究小组表示,这一发现可能会催生基于植物的技术,比如机器人手爪,利用植物来捡起可能被现有手爪损坏的易碎和精致物体。
南洋理工大学材料科学与工程学院博士生Luo Yifei女士说:“捕蝇器的行为就像一个机器人,可以由人类进行电子控制。”。
但由于捕蝇草需要24小时才能重新打开,因此,受捕蝇草启发,人工制造一个机器人抓手可能更为实际,该研究的主要作者、材料科学与工程教授Chen Xiaodong,补充道。
此外,电极还可以被视为“植物窃窃私语者”,当植物发出异常电信号时,它可以感知植物是否处于困境。
Chen教授说,这对农民来说尤其有用,因为如果他们的作物长势不好,他们需要提高警惕。
“通过监测核电站的电信号,我们也许能够探测到可能的遇难信号和异常情况。
Chen教授补充说:“当用于农业用途时,农民可能会发现疾病何时发生,甚至在作物出现全面的症状之前,比如叶子变黄。”。
由于热凝胶可以符合植物的形状,这些形状往往是多毛的,蜡质和纹理,电极不会下降时,植物生长和移动对环境的反应。
要成为一个有效的“植物窃窃私语者”,电极装置必须正确和完全地连接到叶子上,因为植物的电信号非常微弱。
科学家们还成功地将电极连接到向日葵多毛的茎上。
南洋理工大学的研究小组正在寻找其他的应用,并利用电信号与更多的植物“沟通”。
除了植物健康之外,陈教授表示,在工厂和工业领域,可以将植物作为活的传感器。
如果这些地区发生有毒化学物质泄漏,核电站将感觉到麻烦,它们的信号可能会变得异常。