Biến cây xanh thành máy rà bom

MIT đã tìm cách khơi thông liên lạc giữa cây cối và con người

Theo nghiên cứu mới công bố trên chuyên san Nature Materials, các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) đã tìm ra cách biến thực vật thành những cỗ máy rà bom hoàn hảo. Đó là nhờ sự hỗ trợ của những cảm biến nano siêu nhỏ làm từ carbon có đặc tính cực kỳ nhạy với những chất tỏa mùi ni tơ (chỉ những hợp chất hóa học thường sử dụng trong quá trình điều chế chất nổ) được cấy vào cây.

Trong quá trình thực vật hấp thụ không khí và nước từ môi trường xung quanh, hệ thống cảm biến này sẽ ghi nhận bất kỳ mùi ni tơ nào trộn lẫn và bắt đầu truyền đi tín hiệu huỳnh quang. Tín hiệu này sẽ được ghi nhận bằng máy quay hồng ngoại để tiếp tục chuyển đến máy tính hoặc điện thoại thông minh.

Không có năng lực di chuyển để tìm kiếm thức ăn hoặc phản ứng trước các mối đe dọa, thực vật lại được trang bị năng lực theo dõi cực nhạy mọi thay đổi của môi trường. Hệ thống rễ trải rộng và mạng lưới vận chuyển nội bộ phức tạp đảm bảo cho cây có khả năng cảm thụ vượt xa những cỗ máy do con người chế tạo. Vấn đề ở đây là thực vật lại không thể “báo động” cho con người về những gì được tìm thấy.

Tờ The Washington Post dẫn lời chuyên gia Michael Strano, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết để vượt qua thách thức này, ông và các đồng sự đã tìm ra phương pháp tích hợp các cảm biến siêu nhỏ vào lá rau bina sao cho chúng không bị đào thải và tự thấm vào vùng quang hợp của lá cây. Sau đó, họ tưới hóa chất có mùi ni tơ vào rễ cây và sau khoảng 10 phút, các cảm biến bắt đầu phát ra ánh sáng hồng ngoại.

“Đây là phương thức mới cho thấy chúng ta có thể vượt qua trở ngại trong nỗ lực liên lạc giữa thực vật và người”, ông Strano nói.

Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu cho thấy “máy quét” thực vật không chỉ phát hiện được hợp chất nitric oxide, vốn sản sinh trong quá trình cháy, chất hydrogen peroxide, thuốc nổ TNT mà thậm chí cả khí sarin. Đây là chất cực độc không màu không mùi có khả năng phá hủy hệ thần kinh và là một trong những vũ khí hóa học khét tiếng nhất trên thế giới. Vì thế, thực vật còn có triển vọng trở thành thiết bị lợi hại để phát hiện nguy cơ tấn công bằng khí độc tại các đô thị.

Một ưu điểm khác của hệ thống báo động “cây nhà lá vườn” này là có thể hoạt động với chi phí cực thấp. Đội ngũ MIT sử dụng Raspberry Pi, loại máy tính nhỏ gọn mạch đơn với giá 35 USD, kết nối với máy quay hồng ngoại là đã có thể phát hiện tín hiệu báo động.

Thậm chí, chuyên gia Strano khẳng định vẫn có thể dùng camera trên điện thoại di động kết hợp với gỡ bỏ bộ lọc hồng ngoại trên máy để biến thành thiết bị phát hiện ánh sáng từ cảm biến. Dù bằng cách nào đi nữa, thiết bị có thể cảm nhận tín hiệu ở khoảng cách tối đa 1 m. Hiện các chuyên gia đang tìm cách gia tăng khoảng cách này cũng như giảm thời gian xử lý của cảm biến.

Dù các cuộc thí nghiệm đến nay mới chỉ tiến hành trên rau bina, các chuyên gia khẳng định có thể áp dụng cho bất cứ loài thực vật nào để tận dụng năng lực đã được hoàn thiện trong hàng trăm triệu năm qua và biến mọi loại cây thành thiết bị rà quét theo ý muốn. Khi đó, công tác an ninh tại những nơi công cộng nhiều nguy cơ bị tấn công như sân bay, nhà ga… sẽ được cải thiện đáng kể trong khi giảm thiểu được hao phí nhân lực và vật lực.

“Cây cối thực sự là những chuyên viên phân tích hóa học lành nghề nhất”, The Washington Post dẫn lời chuyên gia Strano nói.

Thụy Miên