Кога премногу добра работа станува лоша работа? Тоа е прашањето Џонатан Клаусен, доцент на Катедрата за машинско инженерство на Државниот универзитет во Ајова, и неговиот тим на истражувачи имаат за цел да им помогнат на земјоделците да одговорат кога станува збор за употребата на пестициди. Недоволната употреба може да им наштети на земјоделските култури, додека прекумерната употреба може да резултира со истекување во почвата или во водните патишта.
Клаусен и неговиот тим создадоа флексибилен, евтин и еднократен биосензор кој може да открие пестициди во почвата. Овој биосензор е направен од графен, силна и стабилна наночестичка и дава моментален фидбек, за разлика од времето и парите што инаку би биле потребни за да се испрати примерокот во лабораторија и да се чекаат резултати.
Националниот институт за храна и земјоделство на USDA го поддржа проектот со ан Иницијатива за истражување на земјоделството и храната грант како дел од Програма за нанотехнологија.
Биосензорот е направен со прво печатење на графено мастило на хартија. Потоа, ласерот го следи мастилото за да ја подобри неговата електрична спроводливост со заварување на снегулки од графенското мастило, правејќи наноструктурирана површина која е тридимензионална.
„Снегулките речиси изгледаат како ливчиња од роза кои излегуваат од површината на хартијата“, рече Клаусен. „Тие го формираат основниот материјал за тестирање на почвата“.
За да го направите ова, биосензорот се потопува во кашеста маса од земја и вода. Потоа се поврзува со електрохемиски читач на терен за да се тестира за пестицид.
„Тоа е како тест лента за pH“, рече Клаусен. Резултатите од тестовите можат да им помогнат на земјоделците брзо да разберат колку пестициди се потребни за одржување на здрави култури и минимизирање на еколошката штета. Исто така, резултатите може да им помогнат на земјоделците да разберат каде може да биде потребна санација на животната средина ако е очигледна прекумерна употреба на пестициди.
Биосензорот има голем потенцијал за употреба надвор од земјоделската заедница. Неговите својства може да се конвертираат за употреба во областа на биомедицинската, животната средина или безбедноста на храната, едноставно со менување на биолошките компоненти кои се имобилизирани над него.
„Она што најмногу ме фасцинира кај овој проект е влијанието во реалниот свет што може да го даде“, рече Клаусен. „Сензорите за графен не бараат употреба на благородни метали кои обично се користат за зголемување на перформансите на електрохемиските сензори. Затоа, [оваа] технологија навистина може да се користи од масите за флексибилна/евтина електроника и сензори“.
- Селина Мајнерс, Национален институт за храна и земјоделство
Извор: Блог на USDA