Elektroniska växter

Integrering av elektronik i anläggningar för biohybridsystem, anläggningsoptimering och övervakning

Forskningsledare: Eleni Stavrinidou

ePlants-gruppen är ett tvärvetenskapligt team som brinner för växter och teknik! Vår forskning drivs både av samhälleliga behov och vetenskaplig nyfikenhet. Vi utvecklar bioelektroniska teknologier för att möjliggöra nya upptäckter inom växtvetenskap som kan leda till mer hållbar livsmedelsproduktion och till växter som kan frodas i det föränderliga klimatet. Vi utvecklar också biohybridteknologier och levande material baserade på växter för att uppnå nya tekniska koncept som upprätthåller levande egenskaper men också för att öka sofistikeringen av vår kommunikation med den biologiska världen. Vår grupp ingår också i Wallenberg Wood Science Center (WWSC), Wallenberg Initiative on Materials Science for Sustainable Development (WISE) och är knuten till Umeå Plant Science Center. Vi är alltid intresserade av begåvade personer att gå med i gruppen. Kontakta Dr Eleni Stavrinidou för mer information.


Forskningsaktiviteter

Illustration av forskningsaktiviteter på LOE.

Läs vår recensionsartikel om Plant Bioelectronics and Biohybrids. (Illustration av Adam Armada-Moreira).

 

Växtbioelektronik

Bioelektroniska enheter för växtövervakning och optimering - Verktyg för växtbiologer, jordbruk och skogsbruk

Dechiffrering av den köttätande växten Venus Fly Trap.Dechiffrera spridningen av aktionspotentialen i den köttätande växten Venus Fly Trap med anpassningsbara multielektroduppsättningar. Foto: Thor Balkhed.

Vi utvecklar bioelektroniska enheter för anläggningsgränssnitt. Vi designar sensorer och ställdon, baserade på organiska elektroniska och jontroniska material med målet att övervinna begränsningar hos konventionella metoder och möjliggöra nya upptäckter. Vi utför biologiska studier på eGreenhouse Lab och samarbetar med växtforskare från vårt nätverk. Växtbioelektronik erbjuder unika möjligheter inklusive dynamisk och on-demand-kontroll av växtfysiologi och signalering samt övervakning av växtprocesser i realtid och med hög spatiotemporal upplösning. Växtbioelektronik är kompatibel med vildtypsväxter och genetiskt modifierade växter. Fokus läggs på att förstå och förbättra växternas reaktioner på miljöstress och öka växtavkastningen.
Läs vår senaste publikation i Science Advances.
Läs vår senaste publikation i PNAS.

 

Växbiohybridsystem

Utnyttja anläggningsstrukturer och funktioner för tekniska system

Root supercapacitors are charged by an organic photovoltaic and then power an electrochromic display.Rotsuperkondensatorer laddas av en organisk solcell och driver sedan en elektrokrom display. Foto: Thor Balkhed.

Växter är fantastiska maskiner som drivs av solen som kan självreparera, känna av och anpassa sig till sin miljö samtidigt som de har hierarkiska strukturer och komplex biokemi. Vår forskning syftar till att utnyttja anläggningsprocesser och strukturer för tekniska tillämpningar inom energi och avkänning. Vi upptäckte att växter kan polymerisera konjugerade oligomerer på grund av deras endogena enzymatiska aktivitet. På så sätt kan vi integrera organiska blandade joniska elektroniska ledare direkt i anläggningsstrukturen. Vi utvecklade biohybridväxter med ett elektroniskt rotsystem som kan användas för att lagra energi och driva lågeffekt elektrokemiska enheter. Biohybridväxter banar väg för autonoma system med potentiella tillämpningar inom energi, avkänning och robotik.
Läs vår senaste publikation i Materials Horizons.

 

Växtbaserade levande material

Material med levande egenskaper och utvecklande elektroniska, mekaniska och strukturella egenskaper

Föreställ dig en fundamentalt annorlunda teknologi som förändras i dimensioner, reagerar på stimuli och utvecklas över tiden och får ny funktionalitet. Denna vision kan bli verklighet genom att slå samman levande komponenter med högpresterande konstgjorda material, skapa intim interaktion och kommunikation mellan de två. Vi kombinerar de unika egenskaperna hos fotosyntetiska celler med funktionella material och via additiv tillverkning utvecklar vi responsiva och utvecklingsbara material. Det övergripande målet är att utveckla fotosyntetiska material som bibehåller grundläggande egenskaper hos de levande komponenterna och lägger grunden för utvecklingen av en generisk hybridteknologi.

Plant Bioelectronics: En glimt av vår forskning

Publikationer

2023

Adam Armada Moreira, Abdul Manan Manan Dar, Zifang Zhao, Claudia Cea, Jennifer Gelinas, Magnus Berggren, Alex Costa, Dion Khodagholy, Eleni Stavrinidou (2023) Plant electrophysiology with conformable organic electronics: Deciphering the propagation of Venus flytrap action potentials Science Advances, Vol. 9, Artikel eadh4443 Vidare till DOI
Matteo Grenzi, Stefano Buratti, Ambra Selene Parmagnani, Ilaria Abdel Aziz, Iwona Bernacka Wojcik, Francesca Resentini, Jan Simura, Fabrizio Gandolfo Doccula, Andrea Alfieri, Laura Luoni, Karin Ljung, Maria Cristina Bonza, Eleni Stavrinidou, Alex Costa (2023) Long-distance turgor pressure changes induce local activation of plant glutamate receptor-like channels Current Biology, Vol. 33, s. 1019-+ Vidare till DOI
Giuseppina Tommasini, Mariarosaria De Simone, Silvia Santillo, Gwennael Dufil, Marika Iencharelli, Daniele Mantione, Eleni Stavrinidou, Angela Tino, Claudia Tortiglione (2023) In vivo neuromodulation of animal behavior with organic semiconducting oligomers Science Advances, Vol. 9, Artikel eadi5488 Vidare till DOI
Matteo Cucchi, Daniela Parker, Eleni Stavrinidou, Paschalis Gkoupidenis, Hans Kleemann (2023) In Liquido Computation with Electrochemical Transistors and Mixed Conductors for Intelligent Bioelectronics Advanced Materials Vidare till DOI
Vasileios Oikonomou, Till Dreier, Alexandra Sandéhn, Mohsen Mohammadi, Jakob Lonborg Christensen, Klas Tybrandt, Anders Bjorholm Dahl, Vedrana Andersen Dahl, Martin Bech, Eleni Stavrinidou (2023) Elucidating the Bulk Morphology of Cellulose-Based Conducting Aerogels with X-Ray Microtomography Advanced Materials Technologies Vidare till DOI

Nyheter

Två forskare i labbrock med handskar kopplar in sladdar till en bägare med vatten och en växt.

Elektronisk ”jord” ökar tillväxten hos grödor

Kornplantor växer i genomsnitt 50 procent mer när rotsystemet kan stimuleras elektriskt genom odlingssubstratet. Det visar forskare vid LiU som har utvecklat en elektriskt ledande ”jord” för hydroponi.

Eleni Stavrinidou

Hon kombinerar växter och teknik för en hållbar framtid

Eleni Stavrinidou är forskningsledare för området elektroniska växter vid Laboratoriet för organisk elektronik vid LiU. Hennes vision är att utveckla teknologier som möjliggör nya upptäckter inom växtbiologi.

Person som håller en liten träkonstruktion framför ansiktet.

Världens första trätransistor

Världens första transistor gjord av trä är utvecklad av forskare vid Linköpings universitet och KTH. Studien är publicerad i tidskriften PNAS och banar väg för vidare utveckling av träbaserad elektronik och styrning av elektroniska växter.

Forskningsledare

Medarbetare

Bilder från forskningen

LOE