Когда слишком много хорошего становится плохим? Вот в чем вопрос Джонатан Клауссен, доцент кафедры Факультет машиностроения Университета штата Айоваи его команда исследователей стремятся помочь фермерам ответить, когда дело доходит до использования пестицидов. Недостаточное использование может нанести вред фермерским посевам, а чрезмерное использование может привести к попаданию стоков в почву или водные пути.
Клауссен и его команда создали гибкий, недорогой и одноразовый биосенсор, который может обнаруживать пестициды в почве. Этот биосенсор изготовлен из графена, прочной и стабильной наночастицы, и обеспечивает мгновенную обратную связь, в отличие от времени и денег, которые в противном случае потребовались бы для отправки образца в лабораторию и ожидания результатов.
Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США поддержал проект с помощью Инициатива по исследованиям в области сельского хозяйства и продовольствия грант в рамках Программа нанотехнологий.
Биосенсор изготавливается путем печати графеновых чернил на бумаге. Затем лазер обводит чернила, чтобы улучшить их электропроводность, сваривая вместе чешуйки графеновых чернил, создавая наноструктурированную поверхность, которая является трехмерной.
«Хлопья выглядят почти как лепестки роз, поднимающиеся с поверхности бумаги», — сказал Клауссен. «Они образуют базовый материал для тестирования почвы».
Для этого биосенсор погружают в раствор почвы и воды. Затем его подключают к электрохимическому считывателю в полевых условиях для проверки на пестициды.
«Это похоже на тест-полоску pH», — сказал Клауссен. Результаты испытаний могут помочь фермерам быстро понять, сколько пестицидов необходимо для поддержания здоровых урожаев и минимизации ущерба окружающей среде. Кроме того, результаты могут помочь фермерам понять, где может потребоваться восстановление окружающей среды, если очевидно чрезмерное использование пестицидов.
Биосенсор имеет большой потенциал для использования за пределами сельскохозяйственного сообщества. Его свойства можно преобразовать для использования в биомедицинской, экологической или пищевой областях, просто изменив биологические компоненты, иммобилизованные поверх него.
«Что меня больше всего восхищает в этом проекте, так это то влияние, которое он может оказать на реальный мир», — сказал Клауссен. «Графеновые датчики не требуют использования драгоценных металлов, которые обычно используются для повышения производительности электрохимических датчиков. Следовательно, [эта] технология действительно может быть использована массами для создания гибкой и недорогой электроники и датчиков».
— Селина Майнерс, Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства
Источник: Блог Министерства сельского хозяйства США.