Plantesundhedsstyring med fleksibel elektronik

Fremkomsten af ​​biotiske og abiotiske belastninger udgør en potentiel forringelse af plantevækst og udbytte. Nøjagtig overvågning og vurdering af plantesundhedsstatus er derfor yderst vigtig; imidlertid, konventionelle voluminøse og tunge sensorer er normalt begrænset til centraliserede klimaforhold eller udfører målinger i gasudvekslingskamre.

En strategi er afhængig af intelligent grænseflade til anlæg med fleksible sensorer. Imidlertid, det er udfordrende at udnytte fysiologisk information i planter på grund af deres relativt komplekse signalveje. Derudover synkron påvisning af abiotiske stressfaktorer kræver en holdbar, fleksibel, multifunktionelt sensorsystem til langvarig overvågning uden ydeevneforringelse og signalkryds.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i ACS Nano med titlen "Multimodal Plant Healthcare Flexible Sensor System, " forskere fra Osaka Prefecture University (OPU) rapporterer om et integreret multimodalt fleksibelt sensorsystem, der omfatter en rumfugtighedssensor, en bladfugtighedssensor, en optisk sensor og en temperatursensor, der kan udnytte potentielle fysiologiske sundhedsproblemer på planter. Væsentligt, dehydreringsforhold registreres visuelt i en Pachira macrocarpa over en langtidsovervågning (> 15 dage) baseret på sådanne plante-maskine biogrænseflader ved at udnytte plantens transpirationsprocessen.

Brug af stablet ZnIn ₂ S ₄ (ZIS) nanoark som kernesensormediet, den ZIS nanosheets-baserede fleksible sensor kan ikke kun opfatte lysbelysning ved en hurtig respons (~4 ms), men overvåg også fugtigheden med en holdbar, stabil ydeevne. Da ZIS nanoark anvendes i fugtsensor for første gang, teoretiske og eksperimentelle undersøgelser af fugtfølende mekanisme blev udført i detaljer. Tre primære abiotiske belastninger (f.eks. fugt, lys og temperatur), der styrer planternes transpiration, måles uden signalkrydskoblingseffekt i realtid.

"De fleste af de fleksible sensorer er blevet anvendt til menneskelig sundhedsovervågning og/eller menneske-maskine-grænseflader. Det foreslåede koncept med det multimodale fleksible sensorsystem til overvågning af plantesundhedsstatus kan åbne en vej mod intelligent landbrug, " sagde prof. Dae-Hyeong Kim, ekspert i blød elektronik.

Prof. Kuniharu Takei, lederen af ​​dette projekt, sagde, "Ved rationelt at vælge de aktive sensormaterialer og elektroder, vi har behandlet den holdbare sensorydelse til langsigtet sporing af abiotiske belastninger på planter såvel som multikanalsignaler uden krydstale."

Fremtidige opgaver omfatter yderligere reduktion af tykkelsen og vægten af ​​fleksible sensorsystemer, øge sensorfunktionaliteten som reaktion på andre biotiske og abiotiske belastninger, og forbedring af evnerne til at afkode plantekemiske signaler i spatiotemporale mønstre. Påvirkningen af ​​miljøgas, såsom CO ₂ , O ₂ , eller nej _x , på sensorudgangen bør også overvejes.