Ethylensensor kan hjælpe med at overvåge plantesundhed

For at kontrollere blomstring og frugtmodning, planter frigiver det gasformige hormon ethylen. Miljøbetingelser, herunder tørke, saltindhold og patogener, kan også få hormonniveauerne til at svinge. Derfor, overvågning af ethylens frigivelse i realtid kan give en landmand vigtige oplysninger om en plantes udvikling og sundhed. Nu, forskere rapporterer i ACS Central Science har udviklet en brugervenlig, robust sensor, der kan netop det.

På grund af den centrale rolle, ethylen spiller i plantesundheden, landbrugsindustrien er interesseret i at overvåge hormonet. Tidlig opdagelse af ændringer i frigivelsen af ​​denne gas kan give landmændene mulighed for at træffe forebyggende foranstaltninger, der genopretter plantesundheden, reducere afgrødetab. Imidlertid, eksisterende sensorer har begrænsninger, der gør dem upraktiske til brug i marken. Timothy Swager, Darryl Fong og kolleger ved Massachusetts Institute of Technology ønskede at lave en sensor, der følsomt kunne detektere ændringer i ethyleniveauer.

Den nye sensor indeholder et netværk af enkeltvæggede carbon nanorør (SWCNT'er) på et stykke glas, klemt mellem guldelektroder. Forskerne placerede en katalytisk blanding indeholdende palladium oven på SWCNT'erne. I en kemisk reaktion kendt som Wacker -oxidation, palladiumkatalysatoren omdannede ethylengas til acetaldehyd. Under denne reaktion, palladium ændrede sin oxidationstilstand og interaktioner med SWCNT'erne, ændre deres elektriske ledningsevne. På denne måde, forskerne kunne overvåge ændringer i ethylengasniveauer over tid. For at demonstrere sensoren, holdet anbragte nelliker eller lisianthus blomster i et kammer med enheden og observerede udsving i produktionen af ​​ethylen, da blomsterne blomstrede og falmede. Enheden kan registrere dele pr. Milliard koncentrationer af gassen i kammeret, og med denne følsomhed kan den potentielt bruges til at overvåge planter i marken, siger forskerne.