什麼時候太多的好事變成了壞事? 這就是問題所在 喬納森克勞森, 助理教授 愛荷華州立大學機械工程系,他的研究小組旨在幫助農民回答有關農藥使用的問題。 使用不足會損害農民的作物,而過度使用會導致徑流流入土壤或水道。
克勞森和他的團隊創造了一種靈活、低成本和一次性的生物傳感器,可以檢測土壤中的農藥。 這種生物傳感器由石墨烯製成,石墨烯是一種堅固而穩定的納米顆粒,可提供即時反饋,而不是花費時間和金錢將樣本送到實驗室並等待結果。
美國農業部國家糧食和農業研究所 支持該項目 農業和食品研究計劃 贈款作為一部分 納米技術計劃.
生物傳感器是通過首先在紙上印刷石墨烯墨水製成的。 然後,激光在墨水上追踪,通過將石墨烯墨水的薄片焊接在一起來提高其導電性,從而形成一個三維的納米結構表面。
“這些薄片看起來就像從紙表面升起的玫瑰花瓣,”克勞森說。 “它們形成了測試土壤的基礎材料。”
為此,將生物傳感器浸入土壤和水的泥漿中。 然後將其連接到現場的電化學讀取器以測試農藥。
“這就像一個 pH 測試條,”克勞森說。 測試結果可以幫助農民快速了解需要多少農藥才能維持作物健康並儘量減少對環境的破壞。 此外,如果農藥過度使用明顯,結果可以幫助農民了解可能需要進行環境修復的地方。
生物傳感器在農業領域之外具有巨大的應用潛力。 只需更改固定在其上的生物成分,即可將其特性轉換為用於生物醫學、環境或食品安全領域。
“這個項目最讓我著迷的是它可以提供的現實世界影響,”克勞森說。 “石墨烯傳感器不需要使用通常用於提高電化學傳感器性能的貴金屬。 因此,[這項]技術確實可以被大眾用於靈活/低成本的電子產品和傳感器。”
— 賽琳娜·邁納斯, 國立食品和農業研究所
資料來源:美國農業部博客