Hvenær verður of mikið af því góða að slæmu? Það er spurningin Jónatan Claussen, lektor við Vélaverkfræðideild Iowa State University, og hópur vísindamanna hans miðar að því að hjálpa bændum að svara þegar kemur að notkun skordýraeiturs. Vannýting getur skaðað uppskeru bænda en ofnotkun getur leitt til afrennslis í jarðveginn eða vatnsfarvegi.
Claussen og teymi hans bjuggu til sveigjanlegan, ódýran og einnota lífskynjara sem getur greint skordýraeitur í jarðvegi. Þessi lífskynjari er gerður úr grafeni, sterkri og stöðugri nanóögn, og gefur tafarlausa endurgjöf, öfugt við þann tíma og peninga sem annars myndi taka að senda sýnishorn á rannsóknarstofu og bíða eftir niðurstöðum.
Matvæla- og landbúnaðarstofnun USDA styrkti verkefnið með Landbúnaðar- og matvælarannsóknarátak styrk sem hluti af Nanótækniáætlun.
Lífskynjarinn er gerður með því að prenta grafenblek fyrst á pappír. Laser rekur síðan yfir blekið til að bæta rafleiðni þess með því að sjóða saman flögur af grafenblekinu og búa til nanóskipað yfirborð sem er þrívítt.
„Flögurnar líta næstum út eins og rósablöð sem koma upp af yfirborði pappírsins,“ sagði Claussen. „Þeir mynda grunnefnið til að prófa jarðveginn á.
Til að gera þetta er lífskynjaranum dýft í slurry af jarðvegi og vatni. Það er síðan tengt við rafefnafræðilegan lesanda á vettvangi til að prófa skordýraeitur.
„Þetta er eins og pH prófunarstrimi,“ sagði Claussen. Prófunarniðurstöður geta hjálpað bændum að skilja fljótt hversu mikið skordýraeitur þarf til að viðhalda heilbrigðri uppskeru og lágmarka umhverfistjón. Niðurstöður geta einnig hjálpað bændum að skilja hvar hugsanlega þarf að bæta úr umhverfinu ef ofnotkun skordýraeiturs er augljós.
Lífskynjarinn hefur mikla möguleika til notkunar utan landbúnaðarsamfélagsins. Hægt er að breyta eiginleikum þess til notkunar á sviði líflækninga, umhverfis- eða matvælaöryggis, einfaldlega með því að breyta líffræðilegu íhlutunum sem eru óhreyfðir ofan á það.
„Það sem heillar mig mest við þetta verkefni er raunveruleg áhrif sem það getur haft,“ sagði Claussen. „Grafenskynjararnir þurfa ekki að nota góðmálma sem eru venjulega notaðir til að auka afköst rafefnafræðilegra skynjara. Þess vegna gæti [þessi] tækni raunverulega verið notuð af fjöldanum fyrir sveigjanlega/lággjalda rafeindatækni og skynjara.
— Selina Meiners, Matvæla- og landbúnaðarstofnun
Heimild: USDA Blog