Când prea mult dintr-un lucru bun devine un lucru rău? Asta e întrebarea Jonathan Claussen, asistent universitar la Departamentul de Inginerie Mecanică al Universității de Stat din Iowa, și echipa sa de cercetători își propune să ajute fermierii să răspundă atunci când vine vorba de utilizarea pesticidelor. Utilizarea insuficientă poate dăuna culturilor fermierilor, în timp ce utilizarea excesivă poate duce la scurgeri în sol sau în căile navigabile.
Claussen și echipa sa au creat un biosenzor flexibil, ieftin și de unică folosință, care poate detecta pesticidele în sol. Acest biosenzor este fabricat din grafen, o nanoparticulă puternică și stabilă și oferă feedback instantaneu, spre deosebire de timpul și banii necesari pentru a trimite o probă la un laborator și a aștepta rezultatele.
Institutul Național de Alimentație și Agricultură al USDA a susținut proiectul cu un Inițiativa de cercetare în agricultură și alimentație grant ca parte a Programul de nanotehnologie.
Biosenzorul este realizat prin imprimarea mai întâi a cernelii grafen pe hârtie. Apoi, un laser urmărește cerneala pentru a-și îmbunătăți conductivitatea electrică prin sudarea împreună a fulgilor de cerneală grafenă, formând o suprafață nanostructurată tridimensională.
„Fulgii arată aproape ca petale de trandafir care ies de pe suprafața hârtiei”, a spus Claussen. „Ele formează materialul de bază pentru a testa solul.”
Pentru a face acest lucru, biosenzorul este scufundat într-un nămol de sol și apă. Apoi este conectat la un cititor electrochimic din teren pentru a testa pesticide.
„Este ca o bandă de testare a pH-ului”, a spus Claussen. Rezultatele testelor pot ajuta fermierii să înțeleagă rapid cât de mult pesticid este necesar pentru a menține culturile sănătoase și pentru a minimiza daunele mediului. De asemenea, rezultatele pot ajuta fermierii să înțeleagă unde poate fi necesară remedierea mediului dacă este evidentă utilizarea excesivă a pesticidelor.
Biosenzorul are un mare potențial de utilizare dincolo de comunitatea agricolă. Proprietățile sale pot fi convertite pentru utilizare în domeniul biomedical, al mediului sau al siguranței alimentelor, pur și simplu prin schimbarea componentelor biologice care sunt imobilizate deasupra acestuia.
„Ceea ce mă fascinează cel mai mult la acest proiect este impactul pe care îl poate oferi în lumea reală”, a spus Claussen. „Senzorii cu grafen nu necesită utilizarea metalelor prețioase care sunt de obicei folosite pentru a crește performanța senzorilor electrochimici. Prin urmare, [această] tehnologie într-adevăr ar putea fi folosită de către mase pentru electronice și senzori flexibili/la costuri reduse.”
— Selina Meiners, Institutul Național de Alimentație și Agricultură
Sursa: Blogul USDA