Forskerne kaller de små sensorene av grafén for plante-tatoveringer.
Forskerne kaller de små sensorene av grafén for plante-tatoveringer. (Foto: Liang Dong/Iowa State University))

Sensor med grafén

Bruker grafén og tape: Nye sensorer koster noen få øre og har høy ytelse 

Et vellykket eksperiment bidrar til mer effektiv vanning av planter.

Forskere fra Iowa State University i USA har funnet opp en sensor basert på grafén. Den kan måle hvor lang tid det tar for to forskjellige typer maisplanter å flytte vann fra røttene til de laveste bladene, og deretter til de andre bladene. Grafén-sensoren festes til planten med tape.

– Med et verktøy som dette kan vi begynne å foredle planter som er mer effektive til å utnytte vann, sier planteforsker Patrick Schnable fra universitetet til EurekAlert.

– Det er spennende. Vi kunne ikke gjøre dette tidligere. Men når vi først har målt noe, kan vi begynne å forstå det.

Forskningsresultatet er offentliggjort i en artikkel i ​​tidsskriftet Advanced Materials Technologies, og i spissen for prosjektet står Liang Dong, som er professor i elektronikk og datalogi ved universitetet.

– Vi prøver å lage sensorer som er billigere og likevel har høy ytelse, sier han.

Lagd av tape

For å oppnå dette har forskerne utviklet en prosess som kan fabrikkere kompliserte mønstre av grafén på tape. Det første skrittet i prosessen er å lage de ønskede mønstrene på en blokk av polymer, enten ved å forme materialet eller å bruke 3D-utskrifter.

Forskerne legger en grafén-oppløsning på blokken, og den fyller ut de lagde mønstrene. Ved hjelp av tape fjernes den overskytende grafénen. Til slutt brukes en annen stripe tape for å trekke grafén-mønsteret opp, og dermed er sensoren ferdig.

Prosessen kan lage presise mønstre som bare er fem mikrometer brede, eller omkring en tyvendedel av diameteren til et menneskehår. De små dimensjonene øker følsomheten til sensoren.

– Produksjonsprosessen er ganske enkel. Man bruker bare tape til å framstille disse sensorene. Omkostningene er noen få cent, sier Liang Dong.

Mange bruksområder

I forbindelse med studier av planter er sensorene produsert av grafénoksid, som er svært følsom overfor vanndamp. Eksistensen av vanndamp endrer ledningsevnen i materialet, og det kan kvantifiseres til nøyaktige målinger av frigjøringen av vanndamp fra et blad.

Plante-sensorene har blitt testet med positive resultater både i laboratoriet og på forsøksfelter.

– Ideen om bærbare sensorer til planter er helt ny. Og plante-sensorene er så små at de kan detektere utslipp fra planter uten å påvirke planteveksten eller produksjon av avlinger, forteller Dong.

Teknologien kan også åpne vei for et bredt spekter av bruksområder, for eksempel sensorer til biomedisinsk diagnostikk, måling av strukturell integritet i bygninger, miljømålinger og til å teste avlinger for sykdommer eller plantevernmidler.

Artikkelen ble først publisert på Ing.dk

Kommentarer (2)

Kommentarer (2)