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Gewachsene Elektronik Forscher erschaffen Cyborg-Rose

Autor Sebastian Gerstl

Einer Arbeitsgruppe der schwedischen Universität Linköping ist es erstmals gelungen, analoge und digitale Schaltkreise innerhalb einer lebenden Pflanze zu erzeugen. Dies ermögliche neue Erkentnisse für die Kybernetik: Von künstlicher Photosynthese hin zu „lebenden“ Antennen.

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Kybernetische Rose: Ein in einer Rose herangezogener elektrochemischer Transistor wird mit Goldnadeln kontaktiert. Wissenschaftlern der Universität Linköping in Schweden ist es erstmals gelungen, innere Strukturen einer Pflanze in künstliche, bioelektrische Schaltkreise - samt logischem Gate - umzuwandeln.
Kybernetische Rose: Ein in einer Rose herangezogener elektrochemischer Transistor wird mit Goldnadeln kontaktiert. Wissenschaftlern der Universität Linköping in Schweden ist es erstmals gelungen, innere Strukturen einer Pflanze in künstliche, bioelektrische Schaltkreise - samt logischem Gate - umzuwandeln.
(Bild: Laboratory of Organic Electronics / Universität Linköping)

„Niemand vor uns hat auf diese Weise elektronische Komponenten in Pflanzen produziert,“ sagt Magnus Berggren von der Linköping University. Er ist Hauptauthor der Studie zu „elektronischen Pflanzen“, welche diese Woche im Online-Auftritt des Fachmagazins „Science Advances“ veröffentlicht wurde. Hierin beschreiben die Forscher, wie Drahtverbindungen, digitale Logik und sogar Display-Elemente innerhalb einer Pflanze geschaffen und genutzt werden können.

Um dies zu erreichen, haben die Wissenschaftler ein elektrisch leitfähiges Polymer in die Pflanze eingeführt. Das als PEDOT-S bezeichnetes Polythiophen wanderte über die Kapillarkräfte in das Xylem einer Gartenrose - dem holzigen Leitgewebe, das zum Transport von Wasser und Salzen durch die Pflanze dient. Auf diese Weise wurden innerhalb der Rose bis zu 10 cm lange Mikrodrähte zum Leiten elektrischer Signale gezüchtet, ohne dass der natürliche Ablauf innerhalb des Organismus beeinträchtigt worden wäre.

Mit Hilfe von Goldnadeln gelang es den Forschern anschließend, die Drähte innerhalb der Pflanze gezielt zu kontaktieren. Auf diese Weise gelang es ihnen, mit Hilfe der elektrochemischen Abläufe innerhalb der Rose einen Transistor erzeugen. Indem sie von Außen eine elektrische Steuerspannung anlegten, konnten die Wissenschaftler anschließend den Ionenfluss innerhalb der Pflanze gezielt steuern.

Organische Elektronik: Augmentierte Pflanzen mit elektrischen Funktionalitäten - wie Sensoren oder Antennen - kombinieren elektrische Signale mit ihren eigenen elektrochemischen Prozessen. Für die Zukunft wären solche kybernetischen Pflanzen so etwa als „grünes“ Hilfsmittel zur Heim- oder Fahrzeugvernetzung denkbar.
Organische Elektronik: Augmentierte Pflanzen mit elektrischen Funktionalitäten - wie Sensoren oder Antennen - kombinieren elektrische Signale mit ihren eigenen elektrochemischen Prozessen. Für die Zukunft wären solche kybernetischen Pflanzen so etwa als „grünes“ Hilfsmittel zur Heim- oder Fahrzeugvernetzung denkbar.
(Bild: Laboratory of Organic Electronics / Universität Linköping)

In weiteren Versuchen gelang es dem Team, auch ein digitales logisches Gate innerhalb der Pflanze zu erzeugen, eine der Grundkomponenten eines Computersystems. Mit Hilfe einer Vakuummethode führten die Wissenschaftler auch eine Variante des Polymers PEDOT-S in die Pflanzenblätter ein. Einzelne Zellen konnten sich so in eine Art „Pixel“ umfunktionieren lassen: So ließ sich die optische Färbung des Blattes an den betreffenden Stellen gezielt über elektrische Impulse ändern.

Berggren bezeichnet die Forschungen als einen ersten Schritt auf dem Weg zu waschechten „power plants“. Die Forscher hoffen darauf, Stoffwechsel und Wachstum der Pflanzen künftig über elektrische Reize direkt in lebenden Pflanzen manipulieren zu können. Die in Pflanzen erzeugte Elektronik würde sich dann in Zukunft in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten wiederfinden. „Wir könnten Sensoren gezielt in Pflanzen platzieren oder die Energien, die sich im Chlorophyll formieren, gezielt nutzen, grüne Antennen erzeugen oder komplett neue Materialien produzieren“, sagt Berggren. „Alles geschieht auf natürlichem Weg, und wir nutzen hierfür die fortschrittlichen, einzigartigen Systeme der Pflanze selbst.“

(ID:43739874)

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