Коли занадто багато хорошого стає поганим? Ось у чому питання Джонатан Клауссен, доцент кафедри Факультет машинобудування Університету штату Айова, і його команда дослідників прагнуть допомогти фермерам відповісти, коли мова йде про використання пестицидів. Недостатнє використання може завдати шкоди врожаю фермерів, тоді як надмірне використання може призвести до стікання в ґрунт або водні шляхи.
Клауссен і його команда створили гнучкий, недорогий одноразовий біосенсор, який може виявляти пестициди в ґрунті. Цей біосенсор виготовлено з графену, міцної та стабільної наночастинки, і забезпечує миттєвий зворотний зв’язок, на відміну від часу та грошей, які були б потрібні, щоб відправити зразок до лабораторії та очікувати результатів.
Національний інститут продовольства та сільського господарства USDA підтримав проект з an Ініціатива дослідження сільського господарства та харчових продуктів грант в рамках Програма «Нанотехнології»..
Біосенсор виготовляється шляхом першого друку графенового чорнила на папері. Потім лазер проводить по чорнилу, щоб покращити його електропровідність, зварюючи лусочки графенового чорнила, утворюючи наноструктуровану поверхню, яка є тривимірною.
«Пластівці майже схожі на пелюстки троянд, що піднімаються з поверхні паперу», — сказав Клауссен. «Вони є основним матеріалом для тестування ґрунту».
Для цього біосенсор занурюють у суспензію із ґрунту та води. Потім його підключають до електрохімічного зчитувача в полі для перевірки пестицидів.
«Це схоже на смужку для тестування pH», — сказав Клауссен. Результати випробувань можуть допомогти фермерам швидко зрозуміти, скільки пестицидів потрібно для підтримки здорових культур і мінімізації шкоди навколишньому середовищу. Крім того, результати можуть допомогти фермерам зрозуміти, де може знадобитися відновлення навколишнього середовища, якщо очевидно надмірне використання пестицидів.
Біосенсор має великий потенціал для використання за межами сільськогосподарської спільноти. Його властивості можна перетворити для використання в біомедичних, екологічних або харчових сферах, просто змінивши біологічні компоненти, які іммобілізовані на ньому.
«Що мене найбільше захоплює в цьому проекті, так це реальний вплив, який він може забезпечити», — сказав Клауссен. «Для графенових датчиків не потрібно використовувати дорогоцінні метали, які зазвичай використовуються для підвищення продуктивності електрохімічних датчиків. Таким чином, [ця] технологія дійсно може бути використана масами для гнучкої/дешевої електроніки та датчиків».
— Селіна Майнерс, Національний інститут харчування та сільського господарства
Джерело: блог USDA