Kada previše dobrih stvari postane loša stvar? To je pitanje Jonathan Claussen, docent na Odjel za strojarstvo Državnog sveučilišta Iowa, i njegov tim istraživača imaju za cilj pomoći poljoprivrednicima da odgovore kada je riječ o upotrebi pesticida. Nedovoljna uporaba može naštetiti poljoprivrednim usjevima, dok pretjerana uporaba može rezultirati otjecanjem u tlo ili vodene tokove.
Claussen i njegov tim stvorili su fleksibilan, jeftin biosenzor za jednokratnu upotrebu koji može otkriti pesticide u tlu. Ovaj biosenzor napravljen je od grafena, jake i stabilne nanočestice, i pruža trenutnu povratnu informaciju, za razliku od vremena i novca koji bi inače bili potrebni da se uzorak pošalje u laboratorij i čekaju rezultati.
Nacionalni institut za hranu i poljoprivredu USDA podržao projekt s an Inicijativa za istraživanje poljoprivrede i hrane potpora kao dio Program nanotehnologije.
Biosenzor se izrađuje tako da se grafenska tinta prvo otisne na papir. Laser zatim prelazi preko tinte kako bi poboljšao njezinu električnu vodljivost spajanjem pahuljica grafenske tinte, stvarajući nanostrukturiranu površinu koja je trodimenzionalna.
“Pahuljice izgledaju gotovo poput latica ruže koje izlaze s površine papira”, rekao je Claussen. "Oni čine osnovni materijal za ispitivanje tla."
Da bi se to postiglo, biosenzor se uroni u kašu zemlje i vode. Zatim se povezuje s elektrokemijskim čitačem na terenu za testiranje pesticida.
"To je kao pH test traka", rekao je Claussen. Rezultati ispitivanja mogu pomoći poljoprivrednicima da brzo shvate koliko je pesticida potrebno za održavanje zdravih usjeva i smanjenje štete na okoliš. Također, rezultati mogu pomoći poljoprivrednicima da razumiju gdje bi mogla biti potrebna sanacija okoliša ako je evidentna prekomjerna uporaba pesticida.
Biosenzor ima veliki potencijal za korištenje izvan poljoprivredne zajednice. Njegova se svojstva mogu pretvoriti za upotrebu u biomedicini, zaštiti okoliša ili sigurnosti hrane, jednostavnom promjenom bioloških komponenti koje su imobilizirane na njemu.
"Ono što me najviše fascinira u vezi s ovim projektom je učinak koji može pružiti u stvarnom svijetu", rekao je Claussen. “Grafenski senzori ne zahtijevaju upotrebu plemenitih metala koji se obično koriste za povećanje performansi elektrokemijskih senzora. Stoga [ovu] tehnologiju stvarno mogu koristiti mase za fleksibilnu/jeftinu elektroniku i senzore.”
- Selina Meiners, Nacionalni institut za hranu i poljoprivredu
Izvor: USDA Blog