什么时候好事太多就会变成坏事?这就是问题所在 乔纳森克劳森,助理教授 爱荷华州立大学机械工程系和他的研究团队旨在帮助农民回答农药使用问题。使用不足会损害农民的农作物,而过度使用则会导致径流进入土壤或水道。
克劳森和他的团队创造了一种灵活、低成本的一次性生物传感器,可以检测土壤中的农药。该生物传感器由石墨烯(一种坚固而稳定的纳米颗粒)制成,可提供即时反馈,而不需要花费时间和金钱将样本发送到实验室并等待结果。
美国农业部国家食品和农业研究所 支持该项目 农业和食品研究计划 补助金作为一部分 纳米技术计划.
该生物传感器是通过首先将石墨烯墨水印刷到纸上而制成的。然后,激光在墨水上进行追踪,通过将石墨烯墨水薄片焊接在一起,形成三维纳米结构表面,从而提高其导电性。
“这些薄片看起来几乎就像从纸表面升起的玫瑰花瓣,”克劳森说。 “它们构成了测试土壤的基础材料。”
为此,将生物传感器浸入土壤和水的浆液中。然后将其连接到现场的电化学读取器以测试农药。
“它就像 pH 试纸,”克劳森说。测试结果可以帮助农民快速了解需要多少农药才能维持作物健康并最大程度地减少环境破坏。此外,结果还可以帮助农民了解,如果农药过度使用明显,哪些地方可能需要环境修复。
该生物传感器在农业领域之外具有巨大的应用潜力。只需改变固定在其顶部的生物成分,即可将其特性转化为用于生物医学、环境或食品安全领域。
“这个项目最让我着迷的是它对现实世界的影响,”克劳森说。 “石墨烯传感器不需要使用通常用于提高电化学传感器性能的贵金属。因此,[这项]技术确实可以被大众用于灵活/低成本的电子产品和传感器。”
— 塞琳娜·迈纳斯, 国立食品和农业研究所
资料来源:美国农业部博客