Grafeenianturi mittaa kasvinlehtien nesteytystä reaaliajassa

Texas Austin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uutta teknologiaa kasvien nestetasojen mittaamiseksi tarkemmin ja kasvia vahingoittamatta.

Tutkijat kehittivät lehtiä varten elektronisen tatuoinnin, joka käyttää hyperjoustavaa ja kestävää grafeenimateriaalia nestetasojen seuraamiseen. Se kiinnittyy lehtiin vahingoittamatta niitä, mikä on merkittävä parannus nykyisiin menetelmiin verrattuna, jotka toimivat vain kuolleiden tai kuivuneiden lehtien avulla tai tarjoavat epäsuoria mittauksia.

”Mahdollisuus mitata ja seurata elävää lehteä ajan kuluessa fotosynteesin vaiheessa antaa meille enemmän tietoa kasviekosysteemien terveyden ymmärtämiseksi, olipa kyseessä sitten yksittäinen kasvi tai kokonainen metsä”, sanoo apulaisprofessori Jean Anne Incorvia.

Lehtien vedenpinta edustaa parasta indikaattoria "elävän polttoaineen kosteuspitoisuudesta", sanoo Ashley Matheny. Ja tämä pitoisuus on yksi tärkeimmistä metsäpalojen ennustajista, mutta sitä on vaikea mitata.

Kosteuden kerääminen suoraan elävistä lehdistä on nykyään hyvin manuaalinen ja haitallinen prosessi. Useimmat menetelmät sisältävät oksien leikkaamisen tai joissakin tapauksissa jopa oksien ampumisen alas.

UT Austinin teknologia tarjoaa yksinkertaisemman ja tehokkaamman tavan mitata elävien lehtien kosteustasoja pidemmiltä ajanjaksoilta ja eri vuorokauden aikoina.

Metsäpalojen ennustamisen lisäksi tämä menetelmä voisi johtaa maatalouden satojen paranemiseen, veden säästämiseen ja elintarviketurvallisuuden parantamiseen.

Anturin aiheuttama pieni tärinä saa lehden ionit liikkumaan anturia kohti tai siitä poispäin, mikä muuttaa sen johtavuutta. Tämä muutos osoittaa lehden nesteytystason.

Laitteet tarvitsevat vain 23 attojoulea energiaa konduktanssin päivitystä kohden ja 0,23 mikrowattia käyttötehoa datan lukemiseen. Vaatimaton aurinkopaneeli voisi syöttää virtaa miljoonille tällaisille antureille samanaikaisesti, mikä tekee niistä ihanteellisia laajamittaiseen käyttöön syrjäisillä maatalousalueilla tai laajoissa metsissä.

Antureilla on myös keinotekoinen synaptinen käyttäytyminen, mikä tarkoittaa, että ne voivat tallentaa ja käsitellä anturitietoa kuten biologiset aivot. Tämä ominaisuus mahdollistaa anturien suorittavan laskelmia tiedonkeruun hetkellä, mikä vähentää energiaintensiivisen tiedonsiirron tarvetta ulkoisille prosessoreille.

Aiheesta aiemmin:

Uusi biosensori valaisee kasvin RNA:ta reaaliajassa

Energian varastointi kasvien elektronisiin juuriin

Kommunikointiakasvien kanssa