Kada previše dobrih stvari postane loša stvar? To je pitanje Jonathan Claussen, docent na Odsjek za mašinstvo na državnom univerzitetu Iowa, a njegov tim istraživača ima za cilj pomoći poljoprivrednicima da odgovore kada je u pitanju upotreba pesticida. Nedovoljna upotreba može naštetiti usjevima farmera, dok prekomjerna upotreba može dovesti do oticanja u tlo ili vodene puteve.
Claussen i njegov tim stvorili su fleksibilan, jeftin biosenzor za jednokratnu upotrebu koji može otkriti pesticide u tlu. Ovaj biosenzor je napravljen od grafena, jake i stabilne nanočestice, i pruža trenutnu povratnu informaciju, za razliku od vremena i novca koji bi inače bili potrebni za slanje uzorka u laboratoriju i čekanje rezultata.
Nacionalni institut za hranu i poljoprivredu USDA podržao projekat sa an Inicijativa za istraživanje poljoprivrede i hrane grant kao dio Program nanotehnologije.
Biosenzor se pravi tako što se prvo štampa grafensko mastilo na papir. Laser zatim prati tintu kako bi poboljšao njenu električnu provodljivost zavarivanjem ljuskica grafenske tinte, čineći nanostrukturiranu površinu koja je trodimenzionalna.
„Pahuljice gotovo izgledaju kao latice ruže koje izlaze s površine papira“, rekao je Claussen. “One čine osnovni materijal za testiranje tla.”
Da bi se to postiglo, biosenzor se uroni u kašu zemlje i vode. Zatim se povezuje na elektrohemijski čitač na terenu radi testiranja pesticida.
„To je kao pH test traka“, rekao je Claussen. Rezultati testova mogu pomoći poljoprivrednicima da brzo shvate koliko je pesticida potrebno za održavanje zdravih usjeva i smanjenje štete po okoliš. Također, rezultati mogu pomoći poljoprivrednicima da shvate gdje bi sanacija okoliša mogla biti potrebna ako je evidentna prekomjerna upotreba pesticida.
Biosenzor ima veliki potencijal za upotrebu izvan poljoprivredne zajednice. Njegova svojstva se mogu pretvoriti za upotrebu u biomedicinskim, ekološkim ili sigurnosnim poljima, jednostavnom promjenom bioloških komponenti koje su imobilizirane na njemu.
„Ono što me najviše fascinira kod ovog projekta je uticaj u stvarnom svetu koji može da pruži“, rekao je Klausen. “Grafenski senzori ne zahtijevaju upotrebu plemenitih metala koji se obično koriste za povećanje performansi elektrohemijskih senzora. Stoga bi [ova] tehnologija zaista mogla biti korištena od strane mase za fleksibilnu/niskocijenovnu elektroniku i senzore.”
— Selina Meiners, Nacionalni institut za hranu i poljoprivredu
Izvor: USDA Blog