Уникальные микродатчики помогут выводить более эффективные культуры

Учёные разработали ленты микродатчиков на основе графена. После прикрепления на растения они предоставляют, например, детальные данные об использовании культурами воды.

Учёный из Университета штата Айова Патрик Шнаймер измерил время, за которое два вида кукурузы перемещают воду из корней к нижним и верхним листьям.  

"С помощью такого инструмента мы можем начать выводить растения, которые более эффективны в использовании воды, ― говорит он. ― Это захватывающе. Мы не могли этого сделать раньше. Но, как только мы смогли что-то измерить, мы начинаем понимать это".

Учёные пытаются сделать микродатчики дешевле

Инструмент, который делает подобные измерения возможными, ― это крошечные датчики на основе графена. Их приклеивают на растения, исследователи даже называют эти датчики "тату для растений". Графен ― удивительный материал. Это углеродный слой толщиной всего лишь в один атом, он отлично подходит для проведения электричества и тепла, он прочен и стабилен. Технология "графен на ленте" в этом исследовании также использовалась для создания износостойких датчиков.

Лиан Донг (Liang Dong), профессор Института исследования растений штата Айова, является ведущим автором статьи и разработчиком технологии. "Сейчас мы пытаемся сделать эти датчики дешевле, но по-прежнему высокоэффективными", ― говорит он.

Для этого исследователи разработали процесс изготовления сложных рисунков из графита на ленте. Благодаря этой технологии можно производить точные рисунки размером до 5 миллионных метра в ширину ― всего двадцатый диаметр среднего человеческого волоса. Донг утверждает, что такие маленькие рисунки повышают чувствительность датчиков.

Процесс изготовления очень прост ― для изготовления этих датчиков учёные используют ленту, стоимость которой 1 цент.

После модификации датчики смогут анализировать здоровье растений

Для исследования растений датчики изготавливаются из оксида графена, материала, очень чувствительного к водяному пару. Присутствие водяного пара изменяет проводимость материала, и его можно количественно оценить, чтобы точно измерить транспирацию (высвобождение водяного пара) из листьев.

Донг говорит, что эти датчики были успешно протестированы в лабораторных и экспериментальных полевых условиях.

Новый трехлетний грант в размере 472 363 долл. от Департамента сельского хозяйства США по сельскому хозяйству и исследованиям в области пищевых продуктов будет поддерживать дальнейшие испытания. Исследовательский фонд Университета штата Айова уже подал заявку на патент на эту сенсорную технологию. Исследовательская база также предоставила возможность коммерциализировать технологию для стартапа EnGeniousAg, соучредителем которого является Лиан Донг.

"Концепция микродатчиков для растений совершенно новая, а сами датчики настолько малы, что могут обнаружить движения воды через растение и её испарение через наружные органы. В то же время эти датчики из-за своих размеров не влияют на рост или производство сельскохозяйственных культур", ― уверяет Лиан Донг.

Агросектор ― далеко не предел для этой технологии. Новые датчики могут также применять для биомедицинской диагностики, проверки структурной целостности зданий, мониторинга окружающей среды и после соответствующих модификаций для тестирования сельскохозяйственных культур на болезней или пестициды.

Напомним, ранее Aggeek писал о том, что австралийские учёные разработали новую технологию селекции культур. Это значительно ускоряет поиски лучших сортов.

По материалам Sciencedaily.

Понравилось? Лайкни нас на Facebook