พัฒนามา20ปี! “กุหลาบอิเล็กทรอนิก”ต้นแรกของโลก เปลี่ยนสีได้ตามกำหนด


(เครดิตภาพ-Stavrinidou et al)


“ไซบอร์กแพลนท์” เป็นแนวความคิดใหม่ทางวิทยาศาสตร์แน่นอน แต่มันคืออะไรกันแน่ เป็นหุ่นยนต์ที่มีรูปลักษณ์เป็นพืช เป็นต้นไม้ หรือยังคงเป็นต้นไม้ แต่มีคุณสมบัติของหุ่นยนต์กันแน่? และวัตถุประสงค์ในการพัฒนามันขึ้นมาคืออะไร?

“พืชหุ่นยนต์” ต้นแรกของโลกอยู่ในรูปของดอกกุหลาบ หรืออาจเรียกได้ว่าเป็น “กุหลาบอิเล็กทรอนิก” ต้นแรกของโลกก็ได้ นี่เป็นผลงานการคิดค้น พัฒนานานร่วม 20 ปี ของทีมนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลินโคปปิง ในประเทศสวีเดน โดยรวมแล้วมันยังคงเป็นพืช เป็นต้นไม้ต้นหนึ่ง แต่มีบางสิ่งบางอย่างถูกปรับเปลี่ยนไปให้สามารถทำงานได้ตามคำสั่งเหมือนกับเป็นหุ่นยนต์ตัวหนึ่ง

เป้าหมายในการพัฒนาพืชหุ่นยนต์ขึ้นมานั้นไม่ใช่การสร้างหุ่นยนต์ที่อยู่ในรูปแบบของต้นไม้ ที่สักวันหนึ่งอาจลุกฮือขึ้นมาปลดตัวเองจากความทาส แล้วกลายเป็นเจ้านายของมนุษย์เหมือนในนิยายวิทยาศาสตร์ แต่เป็นความพยายามที่จะทำให้พืชที่เราพบเห็นกันอยู่กลายเป็น “สมาร์ทแพลนท์” ที่สามารถรับรู้และเปลี่ยนตัวเองให้สอดคล้องกับสภาพแวดล้อม (อย่างรวดเร็ว) ที่เปลี่ยนแปลงไป หรือ พืชที่สามารถกำหนดและควบคุมการเจริญเติบโตได้ โดยอาศัยการกดปุ่มออกคำสั่ง หรือพืชที่ถูกดัดแปลงให้กลายเป็น “โรงงานผลิตไฟฟ้า″ บนพื้นฐานของเทคโนโลยีฟิวเอลเซลล์ ด้วยการควบคุมให้มันเปลี่ยนน้ำตาลที่ได้จากการสังเคราะห์แสงให้เป็นกระแสไฟฟ้าที่คนเราสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้นั่นเอง

แม็กนุสเบิร์กเกรน หัวหน้าทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยลินโคปปิง ระบุว่า เท่าที่รู้ในเวลานี้ยังไม่มีการเผยแพร่ความสำเร็จในการทำให้พืชชนิดใดชนิดหนึ่งกลายเป็นพืชอิเล็กทรอนิกมาก่อนเพราะยังไม่มีใครทำเรื่องนี้ได้สำเร็จนั่นเอง

พืชอิเล็กทรอนิกของเบิร์กเกรนและทีมงาน เกิดขึ้นได้ด้วยการป้อนสารโพลีเมอร์สังเคราะห์ชนิดหนึ่งเข้าไปในระบบของต้นไม้ โพลีเมอร์สังเคราะห์ดังกล่าวเรียกว่า “พีดอท-เอส” ถูกส่งเข้าสู่ลำต้นของกุหลาบต้นหนึ่ง โดยอาศัยหลักการให้ระบบเนื้อเยื่อลำเลียง (ไซเล็ม) ของพืช ดูด “พีดอท-เอส” เข้าไปด้วยวิธีเดียวกับที่ต้นกุหลาบใช้ในการดูดน้ำและสารอาหารเข้าไปเลี้ยงทุกส่วนของต้น เมื่อ “พีดอท-เอส” เข้าไปแทรกอยู่เป็นส่วนหนึ่งของท่อขนาดเล็กที่พืชใช้สำหรับลำเลียงน้ำและสารอาหาร (โดยที่ยังมีที่ว่างให้ท่อดังกล่าวทำหน้าที่ดูดน้ำและสารอาหารได้ตามปกติ) มันจะเข้าไปเรียงตัวเองเป็น “สายสื่อสัญญาณ” ที่สามารถสร้างสัญญาณไฟฟ้าออกมาได้เองโดยอัตโนมัติ

ทีมวิจัยเพียงทำหน้าที่เชื่อมต่อ “สายสื่อสัญญาณ” ดังกล่าวเข้ากับไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของสารประกอบเป็นอะตอมในสารละลายที่เป็นตัวนำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า “อิเล็กโตรไลท์” ซึ่งเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อของพืช ต้นกุหลาบต้นนี้ก็กลายเป็น “อิเล็กโตรเคมิคอล ทรานซิสเตอร์” ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็น “ประตูสำหรับรองรับสัญญาณดิจิตอล” ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของระบบคอมพิวเตอร์ได้นั่นเอง

ทีมวิจัยของลินโคปปิงสาธิตผลการประยุกต์ใช้หลักการดังกล่าวด้วยการใส่พีดอท-เอสเข้าไปในท่อน้ำเลี้ยงของใบกุหลาบกำหนดให้เรียงตัวทำหน้าที่เป็น “เม็ดสี” หรือ “พิกเซล” ที่ประกอบจากอิเล็กโตรเคมิคอล เซลล์ ซึ่งได้จากการเรียงตัวของพีดอท-เอส เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไป ใบกุหลาบก็เปลี่ยนสีไปตามที่กำหนด

เบิร์กเกรนเชื่อว่าผลงานของทีมจะเป็นรากฐานในการพัฒนาไปสู่การสร้างต้นไม้ที่เป็นโรงงานผลิตไฟฟ้าหรือการใช้พืชให้ทำหน้าที่เป็นเหมือนเสารับสัญญาณธรรมชาติ และอื่นๆ อีกมากมายในอนาคต