Je, ni lini jambo zuri sana linakuwa jambo baya? Hilo ndilo swali Jonathan Claussen, profesa msaidizi katika Idara ya Uhandisi Mitambo ya Chuo Kikuu cha Jimbo la Iowa, na timu yake ya watafiti wanalenga kuwasaidia wakulima kujibu linapokuja suala la matumizi ya viuatilifu. Matumizi duni yanaweza kudhuru mazao ya wakulima, wakati matumizi ya kupita kiasi yanaweza kusababisha kutiririsha maji kwenye udongo au njia za maji.
Claussen na timu yake waliunda sensa ya kibayolojia inayoweza kunyumbulika, ya bei ya chini na inayoweza kutupwa inayoweza kugundua viua wadudu kwenye udongo. Biosensor hii imeundwa na graphene, nanoparticle yenye nguvu na thabiti, na hutoa maoni ya papo hapo, kinyume na muda na pesa ambayo ingechukua vinginevyo kutuma sampuli kwenye maabara na kungoja matokeo.
Taasisi ya Kitaifa ya Chakula na Kilimo ya USDA iliunga mkono mradi na Mpango wa Utafiti wa Kilimo na Chakula ruzuku kama sehemu ya Mpango wa Nanoteknolojia.
Biosensor inafanywa kwa kuchapisha kwanza wino wa graphene kwenye karatasi. Kisha leza hufuatilia juu ya wino ili kuboresha utendakazi wake wa umeme kwa kuunganisha pamoja flakes za wino wa graphene, na kutengeneza uso ulio na muundo wa nano ambao ni wa pande tatu.
"Flaki karibu zinaonekana kama petals za waridi zinazotoka kwenye uso wa karatasi," Claussen alisema. "Wanaunda nyenzo za msingi za kujaribu udongo."
Ili kufanya hivyo, biosensor imeingizwa kwenye slurry ya udongo na maji. Kisha huunganishwa kwa kisoma kemikali ya kielektroniki kwenye uwanja ili kupima dawa ya kuua wadudu.
"Ni kama kipimo cha pH," alisema Claussen. Matokeo ya majaribio yanaweza kuwasaidia wakulima kuelewa kwa haraka ni kiasi gani cha dawa kinahitajika ili kudumisha mazao yenye afya na kupunguza uharibifu wa mazingira. Pia, matokeo yanaweza kuwasaidia wakulima kuelewa mahali ambapo urekebishaji wa kimazingira unaweza kuhitajika ikiwa matumizi ya viuatilifu kupita kiasi yataonekana.
Biosensor ina uwezo mkubwa wa matumizi zaidi ya jamii ya kilimo. Sifa zake zinaweza kubadilishwa kwa matumizi katika nyanja za matibabu, mazingira, au usalama wa chakula, kwa kubadilisha tu vijenzi vya kibaolojia ambavyo havijasogezwa juu yake.
"Kinachonivutia zaidi kuhusu mradi huu ni athari halisi ya ulimwengu ambayo inaweza kutoa," alisema Claussen. "Sensorer za graphene hazihitaji matumizi ya madini ya thamani ambayo hutumiwa kuongeza utendaji wa sensorer za electrochemical. Kwa hivyo, teknolojia [hii] kweli inaweza kutumiwa na watu wengi kwa vifaa vya kielektroniki vinavyobadilika/gharama nafuu na vihisi.”
- Selina Meiners, Taasisi ya Kitaifa ya Chakula na Kilimo
Chanzo: USDA Blog