Жақсы нәрсенің көптігі қашан жаман нәрсеге айналады? Бұл сұрақ Джонатан Клауссен, доцент Айова мемлекеттік университетінің машина жасау факультеті, және оның зерттеушілер тобы фермерлерге пестицидтерді қолдану туралы сұраққа жауап беруге көмектесуді мақсат етеді. Шамадан тыс пайдалану фермерлердің егініне зиян тигізуі мүмкін, ал артық пайдалану топыраққа немесе су жолдарына ағып кетуі мүмкін.
Клауссен және оның командасы топырақтағы пестицидтерді анықтай алатын икемді, арзан және бір реттік биосенсорды жасады. Бұл биосенсор күшті және тұрақты нанобөлшек графеннен жасалған және үлгіні зертханаға жіберуге және нәтижелерді күтуге кететін уақыт пен ақшаға қарағанда, лезде кері байланысты қамтамасыз етеді.
USDA ұлттық азық-түлік және ауыл шаруашылығы институты жобаға қолдау көрсетті Ауыл шаруашылығы және азық-түлік зерттеулерінің бастамасы бөлігі ретінде грант Нанотехнология бағдарламасы.
Биосенсор алдымен графен сиясын қағазға басып шығару арқылы жасалады. Содан кейін лазер графен сиясының үлпектерін дәнекерлеу арқылы оның электр өткізгіштігін жақсарту үшін сияны қадағалап, үш өлшемді наноқұрылымдық бетті жасайды.
«Қапшықтар қағаз бетінен шыққан раушан жапырақтарына ұқсайды», - деді Клауссен. «Олар топырақты сынау үшін негізгі материалды құрайды».
Ол үшін биосенсорды топырақ пен судан тұратын суспензияға батырады. Содан кейін пестицидке сынау үшін даладағы электрохимиялық оқу құралына қосылады.
«Бұл рН сынақ жолағы сияқты», - деді Клауссен. Сынақ нәтижелері фермерлерге сау дақылдарды сақтау және қоршаған ортаға келетін зиянды азайту үшін қанша пестицид қажет екенін тез түсінуге көмектеседі. Сондай-ақ, нәтижелер фермерлерге пестицидтерді шамадан тыс пайдалану айқын болса, қоршаған ортаны қалпына келтіру қай жерде қажет болуы мүмкін екенін түсінуге көмектеседі.
Биосенсордың ауылшаруашылық қауымдастығынан тыс пайдалану мүмкіндігі зор. Оның қасиеттерін биомедициналық, қоршаған ортаны қорғау немесе азық-түлік қауіпсіздігі салаларында пайдалану үшін түрлендіруге болады, тек үстіне иммобилизацияланған биологиялық компоненттерді өзгерту арқылы.
«Бұл жобада мені ең қызықтыратын нәрсе - оның бере алатын шынайы әлемге әсері», - деді Клауссен. «Графендік сенсорлар әдетте электрохимиялық сенсорлардың өнімділігін арттыру үшін пайдаланылатын бағалы металдарды пайдалануды қажет етпейді. Сондықтан [бұл] технологияны икемді/ арзан электроника мен сенсорлар үшін массалар шынымен де пайдалана алады».
- Селина Майнерс, Ұлттық тамақ және ауыл шаруашылығы институты
Дереккөз: USDA блогы