Como científico de plantas de la Universidad Estatal de Iowa, Patrick Schnable está trabajando con bajo costo, Sensores basados en grafeno que se pueden conectar a las plantas. La tecnología mide el tiempo que tardan dos tipos de plantas de maíz en mover el agua de sus raíces, a sus hojas inferiores, y luego a sus hojas superiores. La información recopilada proporcionará nuevos tipos de datos a investigadores y agricultores.
"Con una herramienta como esta, podemos comenzar a cultivar plantas que sean más eficientes en el uso del agua, " él dice. "Eso es emocionante. No podíamos hacer esto antes. Una vez que podemos medir algo, podemos empezar a entenderlo ".
Apodado el tatuaje del sensor de plantas, la tecnología fue desarrollada por Liang Dong, un profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática del estado de Iowa, para hacer posibles estas mediciones de agua. Seval Oren, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática, también ayudó a desarrollar la tecnología de fabricación de sensores. Schnable, junto con Halil Ceylan, un profesor de civil, construcción, e ingeniería ambiental, asistido en las aplicaciones de prueba de los sensores.
tecnología emocionante para los investigadores
Descubierto por primera vez en 2004, el grafeno está hecho de láminas de carbono en forma de panal de un solo átomo de espesor. Sus propiedades son interesantes para los investigadores porque son fuertes y estables, delgada, casi completamente transparente, extremadamente ligero, y un asombroso conductor de electricidad y calor.
"Estamos tratando de hacer sensores que sean más baratos y aún de alto rendimiento, ”Dong dice.
Para hacer eso, el equipo desarrolló un proceso para fabricar intrincados patrones de grafeno en cinta. El primer paso, Dong explica, está creando patrones con sangría en la superficie de un bloque de polímero, ya sea con un proceso de moldeo o con impresión 3D. Los ingenieros aplican una solución de grafeno líquido al bloque, llenando los patrones con sangría. Usan cinta para eliminar el exceso de grafeno y luego toman otra tira de cinta para quitar los patrones de grafeno. que crea un sensor en la cinta.
El proceso puede producir patrones precisos tan pequeños como 5 millonésimas de metro de ancho. Haciendo los patrones tan pequeños Dong dice:aumenta la sensibilidad de los sensores.
“Este proceso de fabricación es simple. Solo usa cinta para fabricar estos sensores. El costo es de centavos " él dice.
Seguimiento de la transpiración
En estudios de plantas, los sensores están hechos con óxido de grafeno, un material muy sensible al vapor de agua. “La presencia de vapor de agua cambia la conductividad del material, que se puede cuantificar para medir con precisión la transpiración de una hoja, ”Explica Dong.
Probado con éxito en laboratorio y experimentos de campo piloto, un de tres años, $ 472, La subvención 363 de la Iniciativa de Investigación Agrícola y Alimentaria del USDA apoyará más pruebas de campo del transporte de agua en plantas de maíz. Miguel Castellano, un profesor asociado de agronomía del estado de Iowa, y William T. Frankenberger, profesor de ciencias del suelo, liderará el proyecto. Dong y Schnable actuarán como co-investigadores.
yendo al mercado
La Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa ha solicitado una patente sobre la tecnología de sensores.
También ha otorgado una opción para comercializar la tecnología a EnGeniousAg, un Ames, Iowa, puesta en marcha. Fue fundado por Dong, Schnable, Castellano y James Schnable, profesor asistente de agronomía y horticultura en la Universidad de Nebraska-Lincoln, un colaborador en otro proyecto de sensores del estado de Iowa que provocó la creación de la empresa.
“El concepto de sensores electrónicos portátiles para plantas es completamente nuevo, ”Dice Dong. “La aplicación más interesante de los sensores basados en cinta que hemos probado hasta ahora son los sensores de la planta. Los sensores de las plantas son tan pequeños que pueden detectar la transpiración de las plantas. pero no afectarán el crecimiento de las plantas ni la producción de cultivos ".
Eso no es todo lo que pueden hacer los sensores.
También podrían abrir nuevas puertas para una amplia variedad de otras aplicaciones, incluyendo sensores para diagnóstico biomédico, para comprobar la integridad estructural de los edificios, y para la vigilancia del medio ambiente. Después de algunas modificaciones, los sensores podrían usarse para probar enfermedades o pesticidas en cultivos.
aprende más
• Liang Dong
515 / 294-0388
[email protected]
• Patrick Schnable
515 / 294-0975
[email protected]
• EnGeniousAg
[email protected]
engeniousag.com
