İyi bir şeyin fazlası ne zaman kötü bir şeye dönüşür? Soru bu Jonathan Claussen, yardımcı doçent şirketinde Iowa Eyalet Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümüve araştırma ekibi çiftçilerin pestisit kullanımı konusunda cevap vermelerine yardımcı olmayı amaçlıyor. Az kullanım çiftçilerin mahsullerine zarar verebilir, aşırı kullanım ise toprağa veya su yollarına akmasına neden olabilir.
Claussen ve ekibi, topraktaki pestisitleri tespit edebilen esnek, düşük maliyetli ve tek kullanımlık bir biyosensör yarattı. Bu biyosensör, güçlü ve kararlı bir nanoparçacık olan grafenden yapılmıştır ve bir numuneyi laboratuvara göndermek ve sonuçları beklemek için gereken zaman ve paranın aksine, anında geri bildirim sağlar.
USDA'nın Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü projeye destek verdi Tarım ve Gıda Araştırma Girişimi kapsamında hibe Nanoteknoloji Programı.
Biyosensör ilk önce grafen mürekkebinin kağıda basılmasıyla yapılır. Daha sonra bir lazer, grafen mürekkebi pullarını birbirine kaynaklayarak elektrik iletkenliğini artırmak için mürekkebi takip ederek üç boyutlu nanoyapılı bir yüzey oluşturur.
Claussen, "Pullar neredeyse kağıdın yüzeyinden çıkan gül yapraklarına benziyor" dedi. "Toprağı test etmek için temel malzemeyi oluşturuyorlar."
Bunu yapmak için biyosensör toprak ve sudan oluşan bir bulamaca batırılır. Daha sonra pestisit testi yapmak için sahadaki bir elektrokimyasal okuyucuya bağlanır.
Claussen, "Bu bir pH test şeridine benziyor" dedi. Test sonuçları, çiftçilerin sağlıklı mahsulleri korumak ve çevreye verilen zararı en aza indirmek için ne kadar pestisit gerektiğini hızlı bir şekilde anlamalarına yardımcı olabilir. Ayrıca sonuçlar, çiftçilerin aşırı pestisit kullanımının belirgin olduğu durumlarda çevresel iyileştirmelerin nerede gerekli olabileceğini anlamalarına yardımcı olabilir.
Biyosensörün tarım camiasının ötesinde büyük bir kullanım potansiyeli vardır. Özellikleri, üzerinde hareketsiz kalan biyolojik bileşenleri değiştirerek biyomedikal, çevresel veya gıda güvenliği alanlarında kullanılmak üzere dönüştürülebilir.
Claussen, "Bu projede beni en çok büyüleyen şey, sağlayabileceği gerçek dünya etkisidir" dedi. "Grafen sensörleri, genellikle elektrokimyasal sensörlerin performansını artırmak için kullanılan değerli metallerin kullanımını gerektirmiyor. Bu nedenle, [bu] teknoloji kitleler tarafından esnek/düşük maliyetli elektronikler ve sensörler için gerçekten kullanılabilir."
— Selina Meiners, Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü
Kaynak: USDA Blogu