phyto

Ήταν τέλη Νοεμβρίου του 2015, όταν οι επιστήμονες έκαναν μια σπουδαία αποκάλυψη: ανακοίνωσαν ότι κατόρθωσαν να αναπτύξουν ηλεκτρονικά κυκλώματα σε φυτά, τα οποία συνυπάρχουν με τη φυσιολογική λειτουργία τους, κάτι που δεν κατάφερε κανένας πριν!

Μόλις μαθεύτηκε, έγινε πάταγος παγκοσμίως και όλοι μιλούσαν για το πρώτο cyborg φυτό, που πλέον αποτελούσε γεγονός! Δεν υπήρξε μέσο ενημέρωσης, επιστημονικά περιοδικά ή μπλογκ τεχνολογίας και επιστήμης που να μην έχει την είδηση πρώτο θέμα.

«Αλήθεια, ανέπτυξαν στο αγγειακό σύστημα ζωντανών τριαντάφυλλων ηλεκτρονικά κυκλώματα;», ήταν η ρητορική ερώτηση για το επίτευγμα, που προκαλεί θαυμασμό.

Η πρωτοποριακή έρευνα για τα ηλεκτρονικά φυτά πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες στο εργαστήριο των Organic Electronics του Linkoping University στη Σουηδία και δημοσιεύτηκε στο Advances Science, με επικεφαλής συγγραφέα την Δρ. Ελένη Σταυρινίδου.

Η κυρία Σταυρινίδου γεννήθηκε στην Λευκωσία της Κύπρου. Σπούδασε Φυσική στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης και στην συνέχεια, έκανε μάστερ Νανοτεχνολογίας στο ίδιο πανεπιστήμιο. Το 2010 μετέβη στη Γαλλία στο Τμήμα Βιοηλεκτρονικής του Ecole Nationale Superieure des Mines de St. Etienne, από το οποίο απέκτησε το διδακτορικό της δίπλωμα το 2013. Από το 2014 είναι μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Laboratory of Organic Electronics University of Linkoping.

Οταν καταλάγιασε ο θόρυβος της είδησης, το Snoopit24 της ζήτησε να μιλήσουν online για το σημαντικό πείραμα και να μας εξηγήσει για ποιους λόγους έγινε και με τι πόρους, αν συνεχίζεται η έρευνα, ποιο θα είναι το επόμενο βήμα τους και πού θα βρουν πρακτική εφαρμογή όλα αυτά.

Κρατήστε το: η δουλειά αυτή είναι μόνο η αρχή και τα πρώτα βήματα έχουν τεράστια σημασία τόσο για την ίδια την έρευνα στα φυτά όσο και για τον ηλεκτρισμό και για τη γεωργία.

Όμως, η κουβέντα μας δεν περιορίστηκε σ΄ αυτά κι όταν την ρωτήσαμε για το πώς αντέδρασε η ελληνική επιστημονική κοινότητα, η απάντησή της ήταν χαρακτηριστική, δείχνοντας την απογοήτευσή της: «Δυστυχώς…».

eleni_Stavrinidou1

Επειδή στην Ελλάδα έχουν γραφτεί ελάχιστα για αυτήν την πρωτοποριακή έρευνα, θα θέλατε να αναπτύξετε πώς έγινε το πείραμα;

Αυτό που καταφέραμε είναι να αναπτύξουμε ηλεκτρονικές διατάξεις σε φυτά υποβοηθούμενοι απο την δομή και την φυσιολογία του φυτού. Οι ηλεκτρονικές αυτές διατάξεις βασίζονται σε οργανικά ηλεκτρονικά υλικά και λειτουργούν παράλληλα με την φυσιoλογική λειτουργία του φυτού.

Εμποτίσαμε τριαντάφυλλα με ένα υδατικό διάλυμα ενός αγώγιμου πολυμερούς, του PEDOT-S, το οποίο σύνθεσε ο χημικός της ομάδας μας (Roger Gabrielsson). Κατά μεγάλη μας έκπληξη είδαμε ότι το υλικό αυτοδιοργανώνεται στο αγγειακό σύστημα του φυτού και δημιουργεί αγώγιμα καλώδια στο ξύλημα (xylem), το οποίο είναι υπεύθυνο για την μεταφορά του νερού στο φυτό. Με βάση τα καλώδια αυτά καταφέραμε να φτιάξουμε οργανικά ηλεκτροχημικά τανζίστορ στο φυτό.

Με αυτά τα τρανζίστορ δημιουργήσαμε και πιο πολύπλοκα ηλεκτρονικά κυκλώματα και συγκεκριμένα, λογική πύλη η οποία είναι η δομική μονάδα των ψηφιακών κυκλωμάτων και των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Επίσης, τα ηλεκτροχημικά τρανζίστορ είναι η βάση για την ανάπτυξη βιοαισθητήρων στην βιοηλεκτρονική, αφού μπορούν να μετατρέπουν τα ιοντικά σήματα του φυτού σε ηλεκτρικό σήμα εξόδου.

Στα φύλλα του φυτού, στο κενό χώρο που υπάρχει για την ανταλλαγή αερίων, βάλαμε ένα άλλο αγώγιμο πολυμερές. Το υλικό αυτό είναι ηλεκτροχρωμικό, δηλαδή αλλάζει χρώμα όταν εφαρμόσεις μια τάση. Αυτό το πετύχαμε και στα φύλλα του φυτού. Δημιουργήσαμε έτσι πίξελ στο φύλλο που αλλάζουν χρώμα όπως γίνεται και στις ηλεκτροχρωμικές οθόνες.

-Σε ποιο κομμάτι της έρευνας ο ρόλος σας ήταν καταλυτικός;

Εγώ ήμουν ο κύριος ερευνητής στην δουλειά αυτή. Ανέπτυξα τα ηλεκτρικά καλώδια στα ξύλημα του φυτού, τα ηλεκτροχημικά τρανζίστορ και την λογική πύλη και επίσης είχα σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των ηλεκτροχρωμικών πίξελ. Φυσικά σημαντικό ρόλο έπαιξαν όλα τα μέλη της ομάδας και η προσπάθεια ήταν συλλογική. Εδώ να σημειώσω ότι η ιδέα και το όραμα για αυτή την δουλειά ήταν του καθηγητή και επιβλέποντα της έρευνας Magnus Berggren.

-Για ποιους λόγους έγινε αυτή η έρευνα, ποια ήταν η αφορμή;

Το εργαστήριο των Organic Electronics του Linkoping University κάτω από την καθοδήγηση του καθηγητή Magnus Berggren έχει μεγάλη εμπειρία και είναι πρωτοπόρο στα οργανικά ηλεκτρονικά αλλά και στον τομέα της βιοηλεκτρονικής. Η έρευνα στην βιοηλεκτρονική όμως μέχρι τώρα στόχευε εφαρμογές στην βιοιατρική.

Τα φυτά όπως όλοι γνωρίζουμε αποτελούν αναπόσπαστο μέρος του πλανήτη μας, είναι η βασική πηγή τροφής, διαφόρων υλικών και παίζουν καθοριστικό ρόλο στην διαμόρφωση του κλίματος. Υπάρχει έτσι μεγάλο ενδιαφέρον αλλά και μεγάλη ανάγκη για να κατανοήσουμε καλύτερα τις βιολογικές τους διεργασίες.

Έτσι, η αφορμή για την έρευνα αυτή είναι η ανάπτυξη μέσων που θα μας επιτρέπουν να έχουμε καλύτερη αλληλεπίδραση με τα φυτά. Θέλουμε να αναπτύξουμε ηλεκτρονικές διατάξεις που να μας επιτρέπουν να μελετήσουμε και να ελέγχουμε τις λειτουργίες των φυτών.

Επίσης, τα φυτά είναι αυτότροφοι οργανισμοί και μετατρέπουν την ενέργεια του ήλιου σε οργανικές ουσίες-τροφή. Θέλουμε να αναπτύξουμε διατάξεις που να μας επιτρέπουν να χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στα φυτά, μετατρέποντας την σε ηλεκτρισμό.

-Τα ευρήματά της πού θα έχουν πρακτική εφαρμογή;

Τα ευρήματα της έρευνας μας σηματοδοτούν την έναρξη του πεδίου των ηλεκτρονικών φυτών.

Αποδεικνύουν ότι μπορούμε να αναπτύξουμε ηλεκτρονικές διατάξεις στα φυτά, οι οποίες συνυπάρχουν με την φυσιολογική λειτουργία του φυτού, κάτι που κανένας δεν κατάφερε πριν. Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν τα πρώτα βήματα σε ένα τομέα που πιστεύουμε ότι θα έχει πολλές πρακτικές εφαρμογές αλλά και θα συμβάλει στην κατανόηση της βιολογίας των φυτών.

Με βάση αυτά τα αρχικά αποτελέσματα, θέλουμε να αναπτύξουμε ηλεκτρονικές διατάξεις που θα επιτρέπουν στους βιολόγους να μελετούν τα φυτά με μεγαλύτερη ακρίβεια. Οι διατάξεις αυτές θα μπορούν να διαβάζουν, αλλά και να ελέγχουν τις διάφορες διεργασίες του φυτού και θα μπορούν να βρουν εφαρμογή και στον τομέα της γεωργίας. Όσον αφορά την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στα φυτά, το όραμα μας είναι να αναπτύξουμε διατάξεις που θα μετατρέπουν τα σάκχαρα των φυτών (παράγωγα της φωτοσύνθεσης) σε ηλεκτρισμό.

electronic-rose

-Αυτή η έρευνα συνεχίζεται και σε ποιο στάδιο είστε τώρα;

Ναι η έρευνα συνεχίζεται. Η δουλειά που δημοσιεύτηκε τον περασμένο Νοέμβριο είναι μόνο η αρχή, τα πρώτα δειλά βήματα σε ένα νέο κατά την γνώμη μας επιστημονικό πεδίο. Τώρα μελετούμε πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε βιοαισθητήρες στα φυτά, αλλά και να αναπτύξουμε κυψέλες καυσίμων. Επίσης, μελετούμε και εναλλακτικά ηλεκτρονικά υλικά που θα έχουν καλύτερες ιδιότητες.

-Ποια ήταν η απήχηση μετά τη δημοσιοποίηση της έρευνας και από ποιους υπήρξε ενδιαφέρον;

Υπήρχε μεγάλη απήχηση με την δημοσιοποίηση της έρευνας μας. Την έρευνα μας κάλυψαν πάρα πολλά μέσα μαζικής ενημέρωσης από πολλά μέρη του κόσμου. Αναφορές στην δουλειά μας έγιναν σε έντυπα μέσα, σε ραδιόφωνο και τηλεόραση, σε πολλά blog τεχνολογίας και επιστήμης και ακόμα από τους New York Times και τα επιστημονικά περιοδικά Nature και Science.

Επίσης, υπήρξε τεράστιο ενδιαφέρον από την επιστημονική κοινότητα και η δουλειά αυτή θεωρήθηκε ότι ανοίγει ένα νέο πεδίο έρευνας. Μαζί μας επικοινώνησαν πολλοί άλλοι ερευνητές από διάφορα πανεπιστήμια τόσο για να μας συγχαρούν, αλλά και για να αναπτύξουμε συνεργασίες. Επίσης, την δουλειά αυτή παρουσιάσαμε στο μεγαλύτερο συνέδριο επιστήμης υλικών που γίνεται κάθε χρόνο στην Αμερική και τα σχόλια που είχαμε ήταν πολύ θετικά.

-Οι πόροι για την έρευνα από πού προήλθαν;

Οι πόροι προήλθαν από το Knut and Alice Wallenbergs foundation. Είναι ένα σουηδικό ιδιωτικό ίδρυμα, το οποίο προσφέρει ουσιώδη χρηματοδότηση σε ερευνητικά προγράμματα. Η συγκεκριμένη χρηματοδότηση δίνεται σε διακεκριμένους επιστήμονες και είχε δοθεί στον καθηγητή Magnus Berggren. Η χρηματοδότηση αυτή δεν έχει περιορισμούς στο θέμα του πρότζεκτ, κάτι που είναι πολύ σημαντικό, αφού επιτρέπει την υλοποίηση πρότζεκτ, τα οποία έχουν ρίσκο και είναι καινοτόμα και επαναστατικά.

-Πώς αντέδρασε η ελληνική επιστημονική κοινότητα, όταν πληροφορήθηκε τη συμμετοχή σας;

Δυστυχώς ελάχιστη, έως και μηδαμινή η ανταπόκριση τόσο της ελληνικής όσον και της κυπριακής επιστημονικής κοινότητας.

-Στην Ελλάδα υπάρχει δυνατότητα για τέτοιου είδους έρευνες;

Στην Ελλάδα υπάρχουν επιστημονικές ομάδες που κάνουν αξιοσημείωτη έρευνα.

Με βάση όμως αυτών που γνωρίζω υπάρχει μεγάλο πρόβλημα στην χρηματοδότηση της επιστημονικής έρευνας. Αυτό προκαλεί δύο μεγάλα προβλήματα. Κατά αρχήν δεν υπάρχουν χρήματα, για να προσλάβουν ταλαντούχους νέους επιστήμονες, με αποτέλεσμα να βρίσκουν άλλες εναλλακτικές εργασίες ή να φεύγουν στο εξωτερικό. Δεύτερο η έρευνα ειδικά στον τομέα της τεχνολογίας απαιτεί κατάλληλο εξοπλισμό αλλά και χρήματα για την συντήρηση αυτού του εξοπλισμού και αγορά αναλώσιμων. Χωρίς την απαραίτητη χρηματοδότηση είναι πολύ δύσκολο να πραγματοποιηθεί επιστημονική έρευνα.

-Ποια είναι η εικόνα της Ελλάδας σήμερα στο εξωτερικό τόσο για τον ερευνητικό της τομέα όσο και για την οικονομική της κατάσταση;

Η κύρια άποψη που επικρατεί, με βάση τις προσωπικές μου εμπειρίες, είναι ότι η δύσκολη οικονομική κατάσταση της Ελλάδας αναγκάζει τους νέους επιστήμονες να βρουν δουλειά στο εξωτερικό. Στην Ελλάδα υπάρχουν ερευνητικές ομάδες που κάνουν αξιοσημείωτη δουλειά, αλλά υπάρχει ανάγκη για μεγαλύτερη χρηματοδότηση. Επίσης, υπάρχουν πολλοί Έλληνες και Κύπριοι επιστήμονες που διαπρέπουν στο εξωτερικό.

Όσον για την οικονομική κατάσταση στην Ελλάδα, η άποψη που επικρατεί είναι ότι η κατάσταση είναι πολύ δύσκολη και ότι θα περάσουν αρκετά χρόνια, για να βελτιωθεί.

-Ποιο είναι το επόμενο επιστημονικό σας βήμα;

Στο παρόν στάδιο συνεχίζω την μεταδιδακτορική μου έρευνα στο πανεπιστήμιο του Linkoping. Ο τομέας των Ηλεκτρονικών Φυτών είναι στα πολύ αρχικά του στάδια και υπάρχει πολύς χώρος για έρευνα και ανάπτυξη.

Πηγή: Snoopit24