Ե՞րբ է շատ լավ բանը դառնում վատ: Սա է հարցը Ջոնաթան Կլաուսեն, դոցենտ Այովա նահանգի համալսարանի մեխանիկական ճարտարագիտության բաժին, և նրա հետազոտողների թիմը նպատակ ունի օգնել ֆերմերներին պատասխանել, երբ խոսքը վերաբերում է թունաքիմիկատների օգտագործմանը: Թերի օգտագործումը կարող է վնասել ֆերմերների բերքը, մինչդեռ չափից ավելի օգտագործումը կարող է հանգեցնել արտահոսքի դեպի հող կամ ջրային ուղիներ:
Կլաուսենը և նրա թիմը ստեղծեցին ճկուն, էժան և միանգամյա օգտագործման բիոսենսոր, որը կարող է հայտնաբերել թունաքիմիկատները հողում: Այս բիոսենսորը պատրաստված է գրաֆենից՝ ուժեղ և կայուն նանոմասնիկից և ապահովում է ակնթարթային արձագանք՝ ի տարբերություն ժամանակի և գումարի, որը այլ դեպքում կպահանջվեր նմուշը լաբորատորիա ուղարկելու և արդյունքների սպասելու համար:
USDA-ի Պարենի և գյուղատնտեսության ազգային ինստիտուտ աջակցել է նախագծին Ա Գյուղատնտեսության և պարենի հետազոտությունների նախաձեռնություն դրամաշնորհը որպես մաս Նանոտեխնոլոգիայի ծրագիր.
Կենսասենսորը պատրաստվում է սկզբում գրաֆենի թանաքը թղթի վրա տպելով: Այնուհետև լազերը հետևում է թանաքի վրա՝ բարելավելու դրա էլեկտրական հաղորդունակությունը՝ եռակցելով գրաֆենի թանաքի փաթիլները՝ ստեղծելով նանոկառուցվածքային մակերես, որը եռաչափ է:
«Փաթիլները գրեթե նման են վարդի թերթիկների, որոնք դուրս են գալիս թղթի մակերեսից», - ասաց Կլաուսենը: «Նրանք հիմք են կազմում հողը փորձարկելու համար»:
Դրա համար բիոսենսորը թաթախվում է հողի և ջրի մեջ: Այնուհետև այն միացվում է դաշտում գտնվող էլեկտրաքիմիական ընթերցողին՝ թունաքիմիկատների առկայությունը փորձարկելու համար:
«Դա նման է pH թեստի շերտի», - ասաց Կլաուսենը: Փորձարկման արդյունքները կարող են օգնել ֆերմերներին արագ հասկանալ, թե որքան թունաքիմիկատ է անհրաժեշտ առողջ բերքը պահպանելու և շրջակա միջավայրի վնասը նվազագույնի հասցնելու համար: Նաև արդյունքները կարող են օգնել ֆերմերներին հասկանալ, թե որտեղ կարող է անհրաժեշտ լինել շրջակա միջավայրի վերականգնում, եթե ակնհայտ է թունաքիմիկատների չափից ավելի օգտագործումը:
Բիոսենսորը գյուղատնտեսական համայնքից դուրս օգտագործման մեծ ներուժ ունի: Դրա հատկությունները կարող են փոխակերպվել կենսաբժշկական, բնապահպանական կամ սննդի անվտանգության ոլորտներում օգտագործելու համար՝ պարզապես փոխելով դրա վերևում անշարժացած կենսաբանական բաղադրիչները:
«Այն, ինչ ինձ ամենաշատն է գրավում այս նախագծում, դա իրական աշխարհի ազդեցությունն է», - ասաց Կլաուսենը: «Գրաֆենի տվիչները չեն պահանջում թանկարժեք մետաղների օգտագործում, որոնք սովորաբար օգտագործվում են էլեկտրաքիմիական տվիչների արդյունավետությունը բարձրացնելու համար: Հետևաբար, [այս] տեխնոլոգիան իսկապես կարող է օգտագործվել լայն զանգվածների կողմից ճկուն/ցածր գնով էլեկտրոնիկայի և սենսորների համար»:
- Սելինա Մեյներս, Սննդի և գյուղատնտեսության ազգային ինստիտուտ
Աղբյուրը` USDA բլոգ