Wanneer word te veel van 'n goeie ding 'n slegte ding? Dit is die vraag Jonathan Claussen, assistent professor by Iowa State University se Departement Meganiese Ingenieurswese, en sy span navorsers poog om boere te help antwoord wanneer dit by plaagdodergebruik kom. Onderbenutting kan boere se oeste benadeel, terwyl oorbenutting tot afloop in die grond of waterweë kan lei.
Claussen en sy span het 'n buigsame, laekoste en weggooibare biosensor geskep wat plaagdoders in grond kan opspoor. Hierdie biosensor is gemaak van grafeen, 'n sterk en stabiele nanopartikel, en gee onmiddellike terugvoer, in teenstelling met die tyd en geld wat dit andersins sou neem om 'n monster na 'n laboratorium te stuur en op resultate te wag.
USDA se Nasionale Instituut vir Voedsel en Landbou het die projek ondersteun met 'n Landbou- en Voedselnavorsingsinisiatief toekenning as deel van die Nanotegnologie program.
Die biosensor word gemaak deur eers grafeen-ink op papier te druk. 'n Laser trek dan oor die ink om sy elektriese geleidingsvermoë te verbeter deur vlokkies van die grafeen-ink aanmekaar te sweis, wat 'n nanogestruktureerde oppervlak maak wat driedimensioneel is.
"Die vlokkies lyk amper soos roosblare wat van die oppervlak van die papier af opkom," het Claussen gesê. "Hulle vorm die basismateriaal om grond op te toets."
Om dit te doen, word die biosensor in 'n suspensie grond en water gedoop. Dit word dan aan 'n elektrochemiese leser in die veld gekoppel om vir plaagdoder te toets.
"Dit is soos 'n pH-toetsstrook," het Claussen gesê. Toetsresultate kan boere help om vinnig te verstaan hoeveel plaagdoder nodig is om gesonde oeste te handhaaf en omgewingskade tot die minimum te beperk. Resultate kan boere ook help om te verstaan waar omgewingsremediëring nodig mag wees as plaagdoderoorbenutting duidelik is.
Die biosensor het groot potensiaal vir gebruik buite die landbougemeenskap. Die eienskappe daarvan kan omgeskakel word vir gebruik in die biomediese, omgewings- of voedselveiligheidsvelde, bloot deur die biologiese komponente wat bo-op dit geïmmobiliseer is, te verander.
"Wat my die meeste van hierdie projek fassineer, is die werklike impak wat dit kan gee," het Claussen gesê. “Die grafeensensors vereis nie die gebruik van edelmetale wat tipies gebruik word om die werkverrigting van elektrochemiese sensors te verhoog nie. Daarom kan [hierdie] tegnologie werklik deur die massas gebruik word vir buigsame/laekoste-elektronika en sensors.
— Selina Meiners, Nasionale Instituut vir Voedsel en Landbou
Bron: USDA Blog