Theo các chuyên gia dinh dưỡng, cải bó xôi (rau bina hay rau chân vịt) luôn được coi là siêu thực phẩm, rất giàu dinh dưỡng và ngăn các bệnh ung thư. Ngoài lợi ích to lớn đó, mới đây, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Mỹ đã sử dụng công nghệ mới chuyển hóa cây cải bó xôi thành chiếc cảm biến giúp phát hiện bom mìn, các vật liệu gây nổ.

Rau cai giup phat hien bom min, ngan khung bo - Anh 1

Lá cây cải bó xôi được tích hợp công nghệ nano

Tích hợp hệ thống điện tử vào cây

Công trình nghiên cứu trên của nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) do Giáo sư Michael Strano đứng đầu mới được công bố trên Tạp chí Vật liệu tự nhiên. Ông cùng các cộng sự đã tích hợp thành công hệ thống điện tử vào cây gọi là nanobionics (nano sinh học thực vật) giúp cảnh báo về mức độ các chất ô nhiễm, điều kiện môi trường, thiên tai…

Bước đầu, các nhà khoa học đã tiêm một dung dịch có chứa các phân tử nano vào mặt dưới của lá cây để chúng ngấm dần vào lá, nơi chủ yếu diễn ra quá trình quang hợp của cây. Sau đó, các hạt nano này sẽ được tích hợp để phát hiện được nhiều loại phân tử khác nhau, trong đó có hydrogen peroxide, thuốc nổ TNT và chất độc gây ảnh hưởng thần kinh như sarin. Khi những chất này tiếp xúc với lớp polymer được bao phủ xung quanh ống nano carbon sẽ làm thay đổi tính chất phát sáng huỳnh quang của vật liệu.

Trong thế giới đa dạng của thực vật, các nhà khoa học đã chọn cải bó xôi bởi tính thông dụng của nó. Họ đã cấy các hạt nano và ống nano carbon vào lá cây cải bó xôi để nhận biết chất nitroaromatic ở trong nước ngầm mà cây vẫn hút và cây cải này sẽ phải mất tới khoảng 10 phút để hấp thụ được nước vào lá.

Để đọc được số liệu từ tín hiệu của nó, các nhà khoa học lại tiếp tục chiếu tia laser vào chiếc lá khiến cho các ống nano phát ra ánh sáng huỳnh quang cận hồng ngoại. Loại ánh sáng này chỉ có thể được phát hiện bằng máy chụp hồng ngoại nhỏ được kết nối với máy chủ là máy tính hay một chiếc điện thoại thông minh.

Trong quá trình nghiên cứu, nhóm các nhà khoa học đã kết nối chiếc camera với một máy tính siêu nhỏ Raspberry Pi và cài đặt sẵn chức năng gửi email, cho phép nó gửi thông tin một cách nhanh nhất sau khi phát hiện chất nitroaromatic.

Được biết, khoảng cách mà các nhà khoa học MIT thu được tín hiệu là 1m từ cây và họ đang tiếp tục cải thiện nhằm gia tăng khoảng cách này khi thay chiếc máy tính Raspberry Pi bằng một chiếc điện thoại thông minh nhưng phải loại bỏ bộ lọc hồng ngoại ở camera.

Giám sát môi trường

Giáo sư Michael Strano tin rằng cây cối có ích rất lớn trong việc cảnh báo các chất ô nhiễm và điều kiện môi trường như hạn hán, thiên tai. 2 năm trước, Giáo sư Strano cùng đồng nghiệp là Tiến sĩ Juan Pablo Giraldo của MIT đã sử dụng các hạt nano để tăng cường khả năng quang hợp của cây và biến chúng thành cảm biến phát hiện nitric oxide – một sản phẩm từ cháy nổ. “Cây cối là các nhà hóa học có khả năng phân tích rất tốt”, Giáo sư Strano cho biết.

Ngoài ra, một ưu điểm lớn nữa mà cây cối mang lại cho con người là giám sát môi trường, chúng có thể phát hiện dấu hiệu hạn hán trước con người thông qua những biến đổi đặc tính trong đất và nước. Chuyên gia Min Hao Wong, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, cảm biến biết tích hợp cung cấp thông tin từ cây theo thời gian thực tế.

Từ đó, áp dụng vào ngành nông nghiệp trên thực tế sẽ tạo điều kiện tốt nhất cho cây phát triển để tăng sản lượng cây trồng và lợi ích của nhà nông. Không chỉ vậy, hy vọng nhân loại sẽ được cây cối giám sát cả sức khỏe thông qua những cảm biến phát hiện chất độc trong không khí bởi nó luôn là lá phổi xanh của hành tinh chúng ta.