Nghiên cứu mới do các nhà khoa học công tác tại Đại học Linköping (Thụy Điển) thực hiện đã biến được rễ cây thành thiết bị lưu trữ năng lượng. Nhóm chuyên gia đã tưới vào cây một tổ hợp chất đặc biệt khiến rễ cây mang khả năng dẫn điện, qua đó mở ra khả năng sản xuất một siêu tụ có nguồn gốc sinh học.
Dự án được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Đồ điện tử Hữu cơ trực thuộc trường đại học, và đột phá mới dựa trên những thành tựu đã có được từ năm 2015.
Hai nhà nghiên cứu Eleni Stavrinidou và Daniela Parker tạo dáng bên đột phá mới.
Hồi 2015, dự án được dẫn dắt bởi giáo sư Eleni Stavrinidou đã cấy được mạch điện vào mô mạch của cây hoa hồng, nhờ phủ lên cây một hợp chất polymer dẫn điện có tên PEDOT. Sau đó, nhóm nghiên cứu ghép các mạch điện thành một tụ. Đến năm 2018, các nhà khoa học thay thế PEDOT bằng chất oligomer tiếp hợp có tên ETE-S, khiến polymer hình thành bên trong cây và biến thành tụ điện có khả năng lưu trữ năng lượng.
“Chúng tôi đã từng thí nghiệm trên các mảnh thực vật được cắt ra từ cây … Tuy nhiên, những mảnh này chỉ có thể tồn tại được trong vài ngày, và cây cũng không thể phát triển thêm nữa. Trong thí nghiệm mới, chúng tôi sử dụng một cây hoàn chỉnh, là một cây đậu trưởng thành từ hạt giống, để rồi chứng minh được cây có thể dẫn điện khi được tới tổ hợp chất chứa oligomer”, giáo sư Stavrinidou nhận định.
Cây đậu được dùng trong thí nghiệm có tên khoa học Phaseolus vulgaris, và quá trình hình thành polymer từ chất ETE-S diễn ra thuận tự nhiên. Một lớp polymer mỏng có khả năng dẫn điện đã hình thành trên rễ, biến toàn bộ hệ thống rễ cây thành một mạng lưới dẫn điện và sống khỏe trong vòng 4 tuần.
Rễ cây lưu trữ năng lượng điện.
“Cây phát triển nên một hệ thống rễ phức tạp, ngoài ra không có ảnh hưởng phụ gì khác cả; cây đậu vẫn tiếp tục phát triển và cho ra quả”.
Các nhà khoa học đã ứng dụng thứ rễ dẫn điện này trong sản xuất siêu tụ, sử dụng rễ cây những các điện cực đóng vai trò sạc và xả điện. Họ thấy rằng rễ có thể chứa năng lượng nhiều gấp 100 lần các thành tựu tương tự trước đây, đồng thời nhận thấy quá trình lưu năng lượng không ảnh hưởng nhiều tới sức sống của cây. Điều đó đồng nghĩa với việc hệ thống lưu trữ năng lượng sinh học này có thể vận hành trong khoảng thời gian dài.
“Cây phát triển nên một hệ thống rễ phức tạp, ngoài ra không có ảnh hưởng phụ gì khác cả; cây đậu vẫn tiếp tục phát triển và cho ra quả”.
Trong con mắt các nhà nghiên cứu, thành công mới mở ra khả năng tích hợp hệ thống năng lượng vào thực vật mà không làm gián đoạn quá trình sinh trưởng của cây. Một hệ thống rễ lưu được điện sẽ có thể trở thành nguồn năng lượng cho các cây lai máy trong tương lai, ví dụ như những loài thực vật có khả năng cảm biến hay cây cối tự di chuyển tới nguồn sáng.
Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Materials Horizons.