Undersøgelse bringer videnskabsmænd et skridt tættere på med succes at dyrke planter i rummet
Nye, meget strækbare sensorer kan overvåge og transmittere plantevækstinformation uden menneskelig indgriben, rapporterer University of Illinois Urbana-Champaign forskere i tidsskriftet Device .
Polymersensorerne er modstandsdygtige over for fugt og temperatur, kan strække sig over 400 %, mens de forbliver knyttet til en plante, mens den vokser og sender et trådløst signal til et fjernovervågningssted, sagde professor i kemisk og biomolekylær ingeniør Ying Diao, der ledede undersøgelsen med plante biologiprofessor og afdelingsleder Andrew Leakey.
Undersøgelsen beskriver nogle af de tidlige resultater af en NASA-bevilling tildelt Diao for at undersøge, hvordan bærbar trykt elektronik vil blive brugt til at gøre landbrug muligt i rummet.
"Dette arbejde er motiveret af astronauternes behov for at dyrke grøntsager bæredygtigt, mens de er på lange missioner," sagde hun.
Diaos team henvendte sig til dette projekt ved hjælp af et jordbaseret laboratorium for at skabe en meget pålidelig, strækbar elektronisk enhed - og udviklingen af det kom ikke let, sagde hun.
"Helt ærligt, vi begyndte dette arbejde og troede, at denne opgave kun ville tage et par måneder at fuldføre. Men vi indså hurtigt, at vores polymer var for stiv," sagde Siqing Wang, en kandidatstuderende og førsteforfatter af undersøgelsen. "Vi var nødt til at omformulere mange af komponenterne for at gøre dem mere bløde og strækbare og justere vores printmetode for at kontrollere samlingen af mikrostrukturerne inde i enheden, så de ikke dannede store krystaller under print- og hærdningsprocessen."
Holdet landede på en meget tynd film-enhed, der hjælper med at begrænse krystalvæksten under samling og udskrivning.
"Efter at have behandlet problemerne med strækbarhed og montering, var vi nødt til at tackle de problemer, der følger med at arbejde med bærbar elektronik i høj luftfugtighed og under hurtige vækstrater," sagde Wang. "Vi havde brug for reproducerbare resultater, så vi ikke kunne få sensorerne til at falde af eller elektronisk svigte under væksteksperimenterne. Vi fandt endelig frem til en sømløs elektrode og grænseflade, der ikke var påvirket af de krævende forhold."
Den "Stretchable-Polymer-Electronics-based Autonomous Remote Strain Sensor" eller SPEARS2 – er produktet af tre års hårdt arbejde, der beviser, at anvendt videnskab sjældent oplever eureka-øjeblikke.
"Det er et spændende teknisk fremskridt i vores evne til at udføre præcise, ikke-invasive målinger af plantevækst i realtid. Jeg ser frem til at se, hvordan det kan komplementere de nyeste værktøjer til at undersøge genomiske og cellulære processer," sagde Leakey.
Diao sagde også, at hun er spændt på at afdække alle de måder, hvorpå denne forskning vil fortsætte med at udvikle sig.
For eksempel ser denne undersøgelse på planter som majs, der primært vokser opad. Men forskerne planlægger at fremme deres elektroniske printmetode for at skabe et system, der kan overvåge opadgående og udadgående vækst.
Holdet sagde, at de også arbejder hen imod evnen til at fornemme og overvåge kemiske processer på afstand.
"Jeg tror, at forskningsmiljøet i bærbar elektronik har ignoreret planter for længe," sagde Diao. "Vi ved, at de oplever meget stress under klimatilpasning, og jeg tror, at blød elektronik kan spille en større rolle i at fremme vores forståelse, så vi kan sikre, at planter er sunde, glade og bæredygtige i fremtiden - uanset om det er i rummet , på andre planeter eller lige her på Jorden."
Forskere ved NASA og Illinois, forskere fra bioteknik, afgrødevidenskab, materialevidenskab og teknik, Carl R. Woese Institute for Genomic Biology og Beckman Institute for Advanced Science and Technology bidrog til denne undersøgelse.
Flere oplysninger: Siqing Wang et al., Meget strækbar, robust og elastisk bærbar elektronik til fjern, autonom plantevækstovervågning, Enhed (2024). DOI:10.1016/j.device.2024.100322
Journaloplysninger: Enhed
Leveret af University of Illinois at Urbana-Champaign
Sidste artikelAstronomer foreslår et 50 meter submillimeter teleskop
Næste artikelForklarer en perlerække af supernovaer
Varme artikler
-
Pluto har fået officielle fornavnePlutos første officielle overfladefunktionsnavne er markeret på dette kort, kompileret fra billeder og data indsamlet af NASAs New Horizons-rumfartøj under dets flyvning gennem Pluto-systemet i 2015. -
Gravitationsbølger måler universetNGC4993, galaksen, der er vært for gravitationsbølgebegivenheden GW170817, der er blevet brugt til at måle universets alder. Kilden til begivenheden er den røde prik øverst til venstre for galaksens c -
Hvordan vil skyer skjule udsynet til exoplanets overflader?TOI 1338 b er en cirkumbinær planet, der kredser om sine to stjerner. Det blev opdaget af TESS. Kredit:NASAs Goddard Space Flight Center/Chris Smith I 2021, NASAs næste generations observatorium, -
Billede:International Space Station solar transitKredit:NASA/Joel Kowsky Dette sammensatte billede, lavet af ti rammer, viser den internationale rumstation, med en besætning på seks ombord, i silhuet, når den passerer solen med cirka fem miles i
- Zeolit-skræddersyet aktiv stednærhed til effektiv produktion af pentanoiske biobrændstoffer
- Jeg vil drikke dit blod. Har brug for 6,4 minutter
- Fysikere zoomer ind på mystisk manglende antimateriale
- M-41 Walker Bulldog Light Tank
- Fysikere implementerer en version af Maxwells berømte tankeeksperiment for at reducere entropi
- NASA, industri forbedre lidarer til udforskning, videnskab