Integrerad flexibel enhet fäst på bladets nedre epidermis för att övervaka transpirationsprocesser. Kredit:Lu et al. ACS Nano (2020), DOI:10.1021/acsnano.0c03757
Uppkomsten av biotiska och abiotiska påfrestningar medför potentiell försämring av växternas tillväxt och skörd. Noggrann övervakning och bedömning av växthälsostatus är därför mycket viktigt. dock, konventionella skrymmande och tunga sensorer är vanligtvis begränsade till centraliserade klimatförhållanden eller utför mätningar i gasväxlingskammare.
En strategi bygger på intelligent gränssnitt för anläggningar med flexibla sensorer. Dock, det är utmanande att utnyttja fysiologisk information i växter på grund av deras relativt komplexa signalvägar. Dessutom, synkron detektering av abiotiska stressfaktorer kräver en hållbar, flexibel, multifunktionellt sensorsystem för långvarig övervakning utan prestandaförsämring och signalöverhörning.
I en nyligen publicerad studie publicerad i ACS Nano med titeln "Multimodal Plant Healthcare Flexible Sensor System, "Forskare från Osaka Prefecture University (OPU) rapporterar ett integrerat multimodalt flexibelt sensorsystem som består av en rumsfuktighetssensor, en bladfuktighetssensor, en optisk sensor och en temperatursensor som kan utnyttja potentiella fysiologiska hälsoproblem på växter. Betydligt nog, uttorkningsförhållanden registreras visuellt i en Pachira macrocarpa under en långtidsövervakning (> 15 dagar) baserat på sådana växt-maskin biogränssnitt genom att utnyttja växttranspirationsprocessen.
Använder staplad ZnIn 2 S 4 (ZIS) nanoark som kärnavkänningsmedia, den ZIS nanosheets-baserade flexibla sensorn kan inte bara uppfatta ljusbelysning med ett snabbt svar (~4 ms), men också övervaka luftfuktigheten med en varaktig jämn prestanda. Eftersom ZIS nanosheets appliceras i fuktsensor för första gången, teoretiska och experimentella undersökningar av fuktavkänningsmekanismen utfördes i detalj. Tre primära abiotiska påfrestningar (d.v.s. fuktighet, ljus och temperatur) som styr transpirationen av växter mäts utan signalkorskopplingseffekt i realtid.
Foto av den multimodala flexibla växtvårdsanordningen (vänster) och schematisk över de detaljerade anordningsstrukturerna med olika funktionella komponenter (höger). Kredit:Lu et al. ACS Nano (2020), DOI:10.1021/acsnano.0c03757
"De flesta av de flexibla sensorerna har använts för övervakning av människors hälsa och/eller gränssnitt mellan människa och maskin. Det föreslagna konceptet med det multimodala flexibla sensorsystemet för övervakning av växthälsostatus kan öppna en väg mot intelligent jordbruk, " sa prof. Dae-Hyeong Kim, en expert på mjuk elektronik.
Prof. Kuniharu Takei, ledaren för detta projekt, sa, "Genom att rationellt välja de aktiva avkänningsmaterialen och elektroderna, Vi har tagit upp den hållbara sensorprestandan för långtidsspårning av abiotiska påfrestningar på växter såväl som insamling av flerkanaliga signaler utan överhörning."
Framtida uppgifter inkluderar att ytterligare minska tjockleken och vikten av flexibla sensorsystem, öka sensorfunktionaliteten som svar på andra biotiska och abiotiska påfrestningar, och förbättra förmågan att avkoda växtkemiska signaler i spatiotemporala mönster. Inverkan av miljögas, såsom CO 2 , O 2 , eller NEJ x , på sensorutgången bör också beaktas.
