Quan massa d'una cosa bona es converteix en una cosa dolenta? Aquesta és la pregunta Jonathan Claussen, professor ajudant a Departament d'Enginyeria Mecànica de la Universitat Estatal d'Iowa, i el seu equip d'investigadors pretenen ajudar els agricultors a respondre quan es tracta de l'ús de pesticides. La infrautilització pot perjudicar els cultius dels agricultors, mentre que l'ús excessiu pot provocar l'escorrentia al sòl o a les vies fluvials.
Claussen i el seu equip van crear un biosensor flexible, de baix cost i d'un sol ús que pot detectar pesticides al sòl. Aquest biosensor està fet de grafè, una nanopartícula forta i estable, i proporciona una retroalimentació instantània, a diferència del temps i els diners que caldria enviar una mostra a un laboratori i esperar els resultats.
Institut Nacional d'Alimentació i Agricultura de l'USDA va donar suport al projecte amb un Iniciativa de recerca en agricultura i alimentació subvenció com a part de la Programa de nanotecnologia.
El biosensor es fa imprimint primer tinta de grafè sobre paper. A continuació, un làser traça sobre la tinta per millorar la seva conductivitat elèctrica soldant flocs de tinta de grafè, fent una superfície nanoestructurada tridimensional.
"Els flocs gairebé semblen pètals de rosa que surten de la superfície del paper", va dir Claussen. "Formen el material base per provar el sòl".
Per fer-ho, el biosensor es submergeix en un purí de terra i aigua. Després es connecta a un lector electroquímic al camp per provar pesticides.
"És com una tira de prova de pH", va dir Claussen. Els resultats de les proves poden ajudar els agricultors a entendre ràpidament la quantitat de pesticides que es necessita per mantenir els cultius sans i minimitzar els danys ambientals. A més, els resultats poden ajudar els agricultors a entendre on pot ser necessari reparar el medi ambient si és evident l'ús excessiu de pesticides.
El biosensor té un gran potencial d'ús més enllà de la comunitat agrícola. Les seves propietats es poden convertir per al seu ús en els camps biomèdic, ambiental o de seguretat alimentària, simplement canviant els components biològics que estan immobilitzats sobre ell.
"El que més em fascina d'aquest projecte és l'impacte en el món real que pot proporcionar", va dir Claussen. "Els sensors de grafè no requereixen l'ús de metalls preciosos que s'utilitzen normalment per augmentar el rendiment dels sensors electroquímics. Per tant, [aquesta] tecnologia realment podria ser utilitzada per les masses per a l'electrònica i sensors flexibles i de baix cost".
- Selina Meiners, Institut Nacional d'Alimentació i Agricultura
Font: USDA Blog