I sensori per tatuaggi vegetali misurano l'uso dell'acqua nel mais|Tecnologia agricola

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I sensori per tatuaggi vegetali misurano l'uso dell'acqua nel mais

In qualità di scienziato vegetale dell'Iowa State University, Patrick Schnable sta lavorando a basso costo, sensori a base di grafene che possono essere collegati alle piante. La tecnologia misura il tempo impiegato da due tipi di piante di mais per spostare l'acqua dalle loro radici, alle loro foglie inferiori, e poi alle loro foglie superiori. Le informazioni raccolte forniranno nuovi tipi di dati a ricercatori e agricoltori.

“Con uno strumento come questo, possiamo iniziare ad allevare piante più efficienti nell'uso dell'acqua, " lui dice. “È eccitante. Non potevamo farlo prima. Una volta che possiamo misurare qualcosa, possiamo cominciare a capirlo».

Soprannominato il tatuaggio del sensore della pianta, la tecnologia è stata sviluppata da Liang Dong, un professore associato dell'Iowa State di ingegneria elettrica e informatica, per rendere possibili queste misurazioni dell'acqua. Seval Oren, uno studente di dottorato in ingegneria elettrica e informatica, ha anche aiutato a sviluppare la tecnologia di fabbricazione dei sensori. Schnable, insieme ad Halil Ceylan, un professore di diritto civile, costruzione, e ingegneria ambientale, assistito nelle applicazioni di test dei sensori.

tecnologia entusiasmante per i ricercatori

Scoperto per la prima volta nel 2004, il grafene è costituito da fogli di carbonio a nido d'ape dello spessore di un solo atomo. Le sue proprietà entusiasmano i ricercatori perché sono forti e stabili, magro, quasi completamente trasparente, estremamente leggero, e uno straordinario conduttore di elettricità e calore.

“Stiamo cercando di realizzare sensori più economici e comunque ad alte prestazioni, "Ding dice.

Fare quello, il team ha sviluppato un processo per fabbricare intricati modelli di grafene su nastro. Il primo passo, Dong spiega, sta creando motivi dentellati sulla superficie di un blocco di polimero, sia con un processo di stampaggio che con la stampa 3D. Gli ingegneri applicano una soluzione liquida di grafene al blocco, riempiendo i modelli rientrati. Usano del nastro adesivo per rimuovere il grafene in eccesso e poi prendono un'altra striscia di nastro per rimuovere i modelli di grafene, che crea un sensore sul nastro.

Il processo può produrre modelli precisi di soli 5 milionesimi di metro di larghezza. Rendendo i modelli così piccoli, Dong dice, aumenta la sensibilità dei sensori.

“Questo processo di fabbricazione è semplice. Basta usare il nastro per fabbricare questi sensori. Il costo è di centesimi, " lui dice.

Monitoraggio della traspirazione

Negli studi sulle piante, i sensori sono realizzati con ossido di grafene, un materiale molto sensibile al vapore acqueo. “La presenza di vapore acqueo modifica la conduttività del materiale, che può essere quantificato per misurare con precisione la traspirazione da una foglia, " spiega Dong.

Testato con successo in laboratorio e esperimenti sul campo pilota, un triennio, $ 472, 363 sovvenzioni dell'Iniziativa per la ricerca sull'agricoltura e l'alimentazione dell'USDA sosterranno ulteriori test sul campo del trasporto dell'acqua nelle piante di mais. Michele Castellano, un professore associato di agronomia dello stato dell'Iowa, e William T. Frankenberger, professore di scienze del suolo, guiderà il progetto. Dong e Schnable fungeranno da co-investigatori.

andando al mercato

La Iowa State University Research Foundation ha richiesto un brevetto sulla tecnologia dei sensori.

Ha anche concesso un'opzione per commercializzare la tecnologia a EnGeniousAg, un Ames, Iowa, avviare. È stata fondata da Dong, Schnable, Castellano, e James Schnable, un assistente professore di agronomia e orticoltura presso l'Università del Nebraska-Lincoln, un collaboratore in un altro progetto di sensori dello stato dell'Iowa che ha dato il via alla creazione dell'azienda.

“Il concetto di sensori elettronici indossabili per le piante è nuovo di zecca, "dice Dong. "L'applicazione più entusiasmante dei sensori basati su nastro che abbiamo testato finora sono i sensori delle piante. I sensori delle piante sono così piccoli che possono rilevare la traspirazione dalle piante, ma non influenzeranno la crescita delle piante o la produzione agricola”.

Non è tutto ciò che i sensori possono fare.

Potrebbero anche aprire nuove porte per un'ampia varietà di altre applicazioni, compresi i sensori per la diagnostica biomedica, per la verifica dell'integrità strutturale degli edifici, e per il monitoraggio dell'ambiente. Dopo alcune modifiche, i sensori potrebbero essere utilizzati per testare malattie o pesticidi nelle colture.