В Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова изучают возможность замена кремниевых полупроводников органическими. Схематическое изображение розы с листом, снабжнным органическими полимерными проводами. Фото с сайта: www.taday.ru (фотография Linköping University)

В Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова активно развивается органическая электроника – наука, которая хочет заменить кремниевые полупроводники органическими. Этим в Московском университете занимается, например, Лаборатория органической электроники на физфаке и в Международном лазерном центре МГУ, сообщает интернет-ресурс «Татьянин день».

По словам руководителя лаборатории профессора Дмитрия Паращука, основные направления молодой и быстро развивающейся науки сегодня сводятся к созданию дешвых и эффективных солнечных фотоэлементов, не менее дешвых и эффективных «обратных» устройств – светоизлучателей, а также органических транзисторов и микросхем. Иначе говоря, имея дело с органикой, специалисты в этой области ещ толком не добрались до самих растений.

Шведские учные из Университета Линчпинг вывели новый сорт розы – электронный. Иначе говоря, они умудрились встроить в тело цветка настоящие электронные схемы, ничуть не попортив ни экстерьера, ни внутренностей растения. Свои гибкие электронные схемы они создали из материалов самой розы, добавив в не лишь некоторое количество несвойственных ей, но не повреждающих строительных блоков.

«Розовая» электроника в нынешнем состоянии может позволить цветоводам и фермерам контролировать процесс цветения растений, замедлять или ускорять его темпы. А исследователям технология впервые дала возможность следить за внутренними изменениями в древесных организмах. Учные надеются, что в будущем это позволит сделать растения источниками энергии, не сжигая их, а извлекая энергию, производимую в ходе фотосинтеза.

Химизм растений давно интересовал исследователей. Там вс зависит от транспорта необходимых сигналов и гормонов, поступающих с водой в нужные места, однако подобные процессы протекают слишком медленно, чтобы изучать их опытным путм. Когда лет 15 назад один из коллег Магнуса Берггрена – главного автора статьи в Science Advances – спросил у него, возможно ли «начинить» растение электроникой, чтобы наблюдать за происходящими в нм биохимическими процессами, тот воспринял вопрос как шутку. Даже сейчас, когда электронными интерфейсами можно снабдить любой живой организм вплоть до человеческого, для растений такое кажется фантастикой из-за их биохимической медлительности. Года два назад команда Берггрена решила всерьз ответить на давний вопрос, но другим путм: не вставляя электронику в растение, а выращивая е там.

Самым сложным оказалось начало, когда ученые попробовали создать внутри растения электрические провода – главный элемент любой электронной схемы. Для этого они кормили подопытную розу водой, содержавшей растворнные «строительные блоки» – полимерные молекулы с высокой электропроводностью. Проходя по древесным артериям (так называемым ксилемам), молекулы должны были соединяться в цепочки и образовывать длинный провод, по которому уже можно пропустить электрический ток. Исследователи перепробовали множество вариантов, но ни один из них не оказался годным: одни молекулы отказывались складываться в цепочки, другие просто забивали собой ксилемы и губили очередной цветок. После долгих неудач учные, наконец, нашли нужный полимер с названием PEDOT-C-H. Розы с готовностью пропускали в себя эти «строительные блоки», а те, находясь внутри, с такой же готовностью соединялись в длинные, до 10 сантиметров, электрические провода.

Получившуюся Е-розу питали растворами через корни, но выяснилось, что куда активнее они проникают в срезанные стебли. Поэтому пока экспериментальные розы живут исключительно «в бокале» у учных. Прикрепив контакты и датчики к стенкам стебля в разных местах, исследователи смогли прогонять ток через эти провода. В дальнейшем, изучив электрическое взаимодействие проводов с окружающими их соками, авторы эксперимента даже вырастили внутри розового стебля своеобразный аналог транзистора, позволяющий судить об ионном сигнале розы по полученному электрическому сигналу. Таким образом фермер сможет определить, когда роза наполняет стебли гормонами и готовится расцвести.

Управляя получившимся взаимодействием, ученые уже научились ускорять или замедлять гормонную атаку в Е-розе, тем самым приближая или отдаляя момент цветения. Такая уловка может понадобиться цветоводам, чтобы дать розам пережить приближающуюся непогоду (например, заморозки) и не погубить новорожднные лепестки.

Но, пожалуй, самое интересное применение электрическим цветам профессор Берггрен видит в возможности создать в будущем специальные энергетические поля. Эти поля будут засеяны растениями, которые смогут давать людям энергию не ценой своей гибели в кострах, а избавляясь от излишков, полученных, например, в ходе слишком активного фотосинтеза. И это только начало, считает Магнус Берггрен. Новый путь взаимодействия с растениями открывает перед учными совершенно новое поле для исследований, которые могут привести к самым неожиданным результатам, уверен он.

– Эта группа исследователей хорошо известна, – заявил «Татьянину дню» профессор Паращук. – Полагаю, что полученные ею результаты именно таковы, как о них рассказано, но вот интерпретация этих результатов – дело другое. Учные часто склонны преувеличивать перспективы и возможности своих открытий, так что, думаю, следует подождать. Однако само по себе исследование очень интересно.