Kdaj preveč dobrega postane slabo? To je vprašanje Jonathan Claussen, docent na Oddelek za strojništvo univerze Iowa State University, njegova skupina raziskovalcev pa želi pomagati kmetom odgovoriti, ko gre za uporabo pesticidov. Premajhna uporaba lahko škoduje pridelkom kmetov, medtem ko lahko prekomerna uporaba povzroči odtekanje v tla ali vodne poti.
Claussen in njegova ekipa sta ustvarila prilagodljiv, poceni biosenzor za enkratno uporabo, ki lahko zazna pesticide v tleh. Ta biosenzor je narejen iz grafena, močnega in stabilnega nanodelca, in zagotavlja takojšnjo povratno informacijo, v nasprotju s časom in denarjem, ki bi ga sicer potrebovali za pošiljanje vzorca v laboratorij in čakanje na rezultate.
Nacionalni inštitut za prehrano in kmetijstvo USDA podprl projekt z an Pobuda za raziskave kmetijstva in hrane dotacija kot del Program za nanotehnologijo.
Biosenzor je izdelan tako, da najprej natisnemo grafensko črnilo na papir. Laser nato sledi črnilu, da izboljša njegovo električno prevodnost z varjenjem kosmičev grafenskega črnila in tako naredi nanostrukturirano površino, ki je tridimenzionalna.
"Kosmiči so skoraj videti kot cvetni listi vrtnic, ki se dvigajo s površine papirja," je dejal Claussen. "Tvorijo osnovni material za testiranje tal."
Za to se biosenzor potopi v gnojevko iz zemlje in vode. Nato je priključen na elektrokemični čitalnik na terenu za testiranje pesticida.
"To je kot testni trak za pH," je dejal Claussen. Rezultati testov lahko kmetom pomagajo hitro razumeti, koliko pesticidov je potrebno za ohranjanje zdravih pridelkov in zmanjšanje okoljske škode. Poleg tega lahko rezultati kmetom pomagajo razumeti, kje bi lahko bila potrebna sanacija okolja, če je očitna prekomerna uporaba pesticidov.
Biosenzor ima velik potencial za uporabo zunaj kmetijske skupnosti. Njegove lastnosti je mogoče pretvoriti za uporabo na področju biomedicine, okolja ali varnosti hrane, preprosto s spremembo bioloških komponent, ki so imobilizirane na njem.
»Pri tem projektu me najbolj navdušuje vpliv v resničnem svetu, ki ga lahko zagotovi,« je dejal Claussen. "Grafenski senzorji ne zahtevajo uporabe plemenitih kovin, ki se običajno uporabljajo za povečanje učinkovitosti elektrokemičnih senzorjev. Zato bi [to] tehnologijo res lahko uporabljale množice za fleksibilno/cenovno elektroniko in senzorje."
— Selina Meiners, Nacionalni inštitut za prehrano in kmetijstvo
Vir: blog USDA