Millal muutub liiga palju head halvaks? See on küsimus Jonathan Claussen, dotsent kl Iowa osariigi ülikooli masinaehituse osakondja tema teadlaste meeskonna eesmärk on aidata põllumeestel vastata pestitsiidide kasutamisele. Alakasutus võib kahjustada põllumeeste põllukultuure, samas kui liigne kasutamine võib põhjustada pinnasesse või veekogudesse sattumist.
Claussen ja tema meeskond lõid paindliku, odava ja ühekordselt kasutatava biosensori, mis suudab tuvastada pestitsiide mullas. See biosensor on valmistatud grafeenist, tugevast ja stabiilsest nanoosakesest ning annab kohest tagasisidet, mitte aega ja raha, mis muidu kuluks proovi laborisse saatmiseks ja tulemuste ootamiseks.
USDA riiklik toidu- ja põllumajandusinstituut toetas projekti an Põllumajandus- ja toiduuuringute algatus toetus osana Nanotehnoloogia programm.
Biosensor valmistatakse esmalt grafeentindi paberile trükkimisel. Seejärel jälgib laser tindi kohal, et parandada selle elektrijuhtivust, keevitades kokku grafeenitindi helbed, luues nanostruktureeritud pinna, mis on kolmemõõtmeline.
"Helbed näevad peaaegu välja nagu roosi kroonlehed, mis tõusevad paberi pinnalt," ütles Claussen. "Need moodustavad pinnase testimise alusmaterjali."
Selleks kastetakse biosensor mulla ja vee lägasse. Seejärel ühendatakse see põllul oleva elektrokeemilise lugejaga, et testida pestitsiide.
"See on nagu pH testriba," ütles Claussen. Katsetulemused aitavad põllumeestel kiiresti mõista, kui palju pestitsiide on vaja tervete põllukultuuride säilitamiseks ja keskkonnakahjude minimeerimiseks. Samuti võivad tulemused aidata põllumajandustootjatel mõista, kus võib vaja minna keskkonna parandamist, kui pestitsiidide ülekasutamine on ilmne.
Biosensoril on suur potentsiaal kasutada väljaspool põllumajanduskogukonda. Selle omadusi saab muuta kasutamiseks biomeditsiini-, keskkonna- või toiduohutuse valdkonnas, lihtsalt muutes selle peale kinnitatud bioloogilisi komponente.
"Mind köidab selle projekti juures kõige rohkem selle tegelik mõju, mida see võib pakkuda," ütles Claussen. "Grafeensensorid ei nõua väärismetallide kasutamist, mida tavaliselt kasutatakse elektrokeemiliste andurite jõudluse suurendamiseks. Seetõttu saaksid massid [seda] tehnoloogiat kasutada paindliku/odava elektroonika ja andurite jaoks.
- Selina Meiners, Riiklik Toidu- ja Põllumajandusinstituut
Allikas: USDA Blog