Bilakah terlalu banyak perkara yang baik menjadi perkara yang buruk? Itu soalannya Jonathan Claussen, penolong profesor di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal Universiti Negeri Iowa, dan pasukan penyelidiknya menyasarkan untuk membantu petani menjawab mengenai penggunaan racun perosak. Kurang guna boleh memudaratkan tanaman petani, manakala penggunaan berlebihan boleh mengakibatkan air larian ke dalam tanah atau saluran air.
Claussen dan pasukannya mencipta biosensor yang fleksibel, kos rendah dan boleh guna yang boleh mengesan racun perosak dalam tanah. Biosensor ini diperbuat daripada graphene, zarah nano yang kuat dan stabil, dan memberikan maklum balas serta-merta, berbanding dengan masa dan wang yang diperlukan untuk menghantar sampel ke makmal dan menunggu keputusan.
Institut Makanan dan Pertanian Kebangsaan USDA menyokong projek dengan Inisiatif Penyelidikan Pertanian dan Makanan pemberian sebagai sebahagian daripada Program Nanoteknologi.
Biosensor dibuat dengan mencetak dakwat graphene pertama pada kertas. Laser kemudian menjejaki dakwat untuk meningkatkan kekonduksian elektriknya dengan mengimpal bersama kepingan dakwat graphene, menjadikan permukaan berstruktur nano yang tiga dimensi.
"Serpih hampir kelihatan seperti kelopak mawar yang muncul dari permukaan kertas," kata Claussen. "Mereka membentuk bahan asas untuk menguji tanah."
Untuk melakukan ini, biosensor dicelup ke dalam buburan tanah dan air. Ia kemudiannya disambungkan kepada pembaca elektrokimia di lapangan untuk menguji racun perosak.
"Ia seperti jalur ujian pH," kata Claussen. Keputusan ujian boleh membantu petani memahami dengan cepat berapa banyak racun perosak yang diperlukan untuk mengekalkan tanaman yang sihat dan meminimumkan kerosakan alam sekitar. Selain itu, keputusan boleh membantu petani memahami di mana pemulihan alam sekitar mungkin diperlukan jika penggunaan racun perosak secara berlebihan terbukti.
Biosensor mempunyai potensi besar untuk digunakan di luar komuniti pertanian. Sifatnya boleh ditukar untuk digunakan dalam bidang bioperubatan, alam sekitar atau keselamatan makanan, hanya dengan menukar komponen biologi yang tidak bergerak di atasnya.
"Apa yang paling menarik perhatian saya tentang projek ini ialah impak dunia sebenar yang boleh diberikannya," kata Claussen. “Penderia graphene tidak memerlukan penggunaan logam berharga yang biasanya digunakan untuk meningkatkan prestasi penderia elektrokimia. Oleh itu, teknologi [ini] benar-benar boleh digunakan oleh orang ramai untuk elektronik dan penderia yang fleksibel/kos rendah.”
- Selina Meiners, Institut Makanan dan Pertanian Negara
Sumber: Blog USDA