О состоянии посевов расскажут в деталях наноплёночные датчики

Фото из открытых источников

Урожайность сельскохозяйственных культур в последние годы испытывает негативное воздействие изменения климата и растущей устойчивости к пестицидам. Специалисты ищут пути максимально раньше выявить проблемы у растений, пока ещё им не нанесен необратимый ущерб. О проблеме и путях её решения рассказывает публикация в издании Advanced Science.

Известно, что растения в состоянии стресса генерируют электрические сигналы. Эксперты считают, что эти «позывные» можно регистрировать, чтобы оперативно выявлять болезни. Привычные листовые электроды не годятся для широкого применения. Часть из них препятствуют фотосинтезу, у других слабая водонепроницаемость.

Еще одним препятствием становятся трихомы — крошечные волосовидные структуры, которые имеются на листьях многих важных культур, таких как соя, томаты и баклажаны.

Для решения этих проблем, исследовательской группой из Токийского научного института разработан новый вид прочного тонкопленочного электрода, который совместим с листьями, насыщенными трихомами.

Прозрачные нанопленочные электроды выполнены из проводящих однослойных углеродных нанотрубок, которые нанесены на гибкий слой эластомера. Нанопленка имеет толщину всего от 70 до 320 нм, из-за малой толщины они плотно прилегают к сложным поверхностям листьев без клея.

Одним из основных открытий стала возможность электродов толщиной 70 нм прокалывать трихомы, прикрепляясь к эпидермису листа и без повреждения волосков. Механизм «прокалывания трихом» характерен для нескольких видов культур, он обеспечивает стабильный электрический контакт без нарушения базовых биологических процессов. У электродов также оказалась высокая прозрачность: они пропускают более 80% падающего света, давая возможность фотосинтезу протекать в обычном режиме.

Испытания доказали, что нанопленочные электроды способны непрерывно регистрировать биоэлектрические сигналы на протяжении нескольких недель. В ряде экспериментов устройства сохраняли функциональность до 10 месяцев без видимых повреждений. Также подтвердилась устойчивость электродов к воздействию имитации дождя.

Электроды могут использоваться и для мониторинга физиологического стресса у растений, например, фиксируя их ответную реакцию на гербициды.