როდის ხდება ზედმეტად ბევრი კარგი რამ ცუდი? ეს არის კითხვა ჯონათან კლაუსენი, ასისტენტ პროფესორთან აიოვას სახელმწიფო უნივერსიტეტის მექანიკური ინჟინერიის დეპარტამენტიდა მისი მკვლევართა გუნდის მიზანია დაეხმაროს ფერმერებს პასუხის გაცემაში, როდესაც საქმე ეხება პესტიციდების გამოყენებას. არასაკმარისმა გამოყენებამ შეიძლება ზიანი მიაყენოს ფერმერების ნათესებს, ხოლო გადაჭარბებულმა გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს ჩამონადენი ნიადაგში ან წყლის გზებში.
კლაუსენმა და მისმა გუნდმა შექმნეს მოქნილი, იაფი და ერთჯერადი ბიოსენსორი, რომელსაც შეუძლია ნიადაგში პესტიციდების აღმოჩენა. ეს ბიოსენსორი დამზადებულია გრაფენისგან, ძლიერი და სტაბილური ნანონაწილაკისგან და იძლევა მყისიერ უკუკავშირს, განსხვავებით იმ დროისა და ფულისგან, რომელიც სხვაგვარად დასჭირდება ნიმუშის ლაბორატორიაში გაგზავნას და შედეგებს.
USDA-ს სურსათისა და სოფლის მეურნეობის ეროვნული ინსტიტუტი მხარი დაუჭირა პროექტს ა სოფლის მეურნეობისა და სურსათის კვლევის ინიციატივა გრანტი, როგორც ნაწილი ნანოტექნოლოგიის პროგრამა.
ბიოსენსორი მზადდება პირველი გრაფენის მელნის ქაღალდზე დაბეჭდვით. შემდეგ ლაზერი ადევნებს მელნის კვალს, რათა გააუმჯობესოს მისი ელექტრული გამტარობა გრაფენის მელნის ფანტელების შედუღებით, რაც ქმნის სამგანზომილებიან ნანოსტრუქტურულ ზედაპირს.
„ფანტელები თითქმის ვარდის ფურცლებს ჰგავს, რომლებიც ქაღალდის ზედაპირიდან ამოდის“, - თქვა კლაუსენმა. „ისინი ქმნიან საბაზისო მასალას ნიადაგის შესამოწმებლად“.
ამისათვის ბიოსენსორი ჩაედინება ნიადაგისა და წყლის ნალექში. შემდეგ ის უკავშირდება ელექტროქიმიურ მკითხველს მინდორში პესტიციდის შესამოწმებლად.
”ეს ჰგავს pH ტესტის ზოლს,” - თქვა კლაუსენმა. ტესტის შედეგებს შეუძლია ფერმერებს სწრაფად გააცნობიეროს, თუ რამდენი პესტიციდია საჭირო ჯანსაღი კულტურების შესანარჩუნებლად და გარემოზე ზიანის შესამცირებლად. ასევე, შედეგები შეიძლება დაეხმაროს ფერმერებს იმის გაგებაში, თუ სად შეიძლება საჭირო გახდეს გარემოსდაცვითი აღდგენა, თუ აშკარაა პესტიციდების გადაჭარბებული გამოყენება.
ბიოსენსორს აქვს დიდი პოტენციალი სოფლის მეურნეობის ფარგლებს გარეთ გამოსაყენებლად. მისი თვისებები შეიძლება გარდაიქმნას გამოსაყენებლად ბიოსამედიცინო, გარემოსდაცვითი ან სურსათის უვნებლობის სფეროებში, უბრალოდ შეცვლით ბიოლოგიურ კომპონენტებს, რომლებიც მასზეა იმობილიზაცია.
”რაც ყველაზე მეტად მხიბლავს ამ პროექტში, არის რეალური გავლენა, რომელიც მას შეუძლია მოახდინოს”, - თქვა კლაუსენმა. „გრაფენის სენსორები არ საჭიროებს ძვირფასი ლითონების გამოყენებას, რომლებიც ჩვეულებრივ გამოიყენება ელექტროქიმიური სენსორების მუშაობის გასაზრდელად. ამიტომ, [ეს] ტექნოლოგია ნამდვილად შეიძლება გამოიყენოს მასებმა მოქნილი/დაბალი ღირებულების ელექტრონიკისთვის და სენსორებისთვის.”
- სელინა მაინერსი, სურსათისა და სოფლის მეურნეობის ეროვნული ინსტიტუტი
წყარო: USDA ბლოგი