De nouveaux capteurs hautement extensibles peuvent surveiller et transmettre des informations sur la croissance des plantes sans intervention humaine, rapportent des chercheurs Urbana-Champaign de l'Université de l'Illinois dans la revue Product.
Les capteurs polymères sont résistants à l'humidité et à la température, peuvent s'étirer jusqu'à 400 % tout en restant attachés à une plante pendant sa croissance et envoient un signal sans fil à un emplacement de surveillance à length, a déclaré le professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire Ying Diao, qui a dirigé l'étude avec la plante. professeur de biologie et chef du département Andrew Leakey.
L'étude détaille certains des premiers résultats d'une subvention de la NASA accordée à Diao pour étudier comment l'électronique imprimée portable sera utilisée pour rendre l'agriculture achievable dans l'espace.
« Ce travail est motivé par le besoin des astronautes de cultiver des légumes de manière sturdy pendant leurs longues missions », a-t-elle déclaré.
L'équipe de Diao a abordé ce projet en utilisant un laboratoire terrestre pour créer un dispositif électronique extrêmement fiable et extensible – et son développement n'a pas été facile, a-t-elle déclaré.
« Honnêtement, nous avons commencé ce travail en pensant que cette tâche ne prendrait que quelques mois pour être perfectionnée. Cependant, nous avons rapidement réalisé que notre polymère était trop rigide », a déclaré Siqing Wang, étudiant diplômé et premier auteur de l'étude. « Nous avons dû reformuler de nombreux composants pour les rendre additionally souples et in addition extensibles et ajuster notre méthode d'impact pour contrôler l'assemblage des microstructures à l'intérieur de l'appareil afin qu'elles ne forment pas de gros cristaux pendant le processus d'effect et de durcissement. »
L’équipe a découvert un dispositif à film très fin qui permet de limiter la croissance des cristaux lors de l’assemblage et de l’impression.
« Après avoir résolu les problèmes d'étirement et d'assemblage, nous avons dû nous attaquer aux problèmes liés au travail avec des appareils électroniques portables dans des conditions d'humidité élevée et à des taux de croissance rapides », a déclaré Wang. « Nous avions besoin de résultats reproductibles afin d'éviter que les capteurs ne tombent ou ne tombent en panne électroniquement pendant les expériences de croissance. Nous avons finalement mis au level une électrode et une interface transparentes qui ne soient pas affectées par les disorders exigeantes. »
Le « capteur de contrainte autonome à distance basé sur des polymères extensibles électroniques », ou SPEARS2, est le produit de trois années de travail acharné, prouvant que la science appliquée connaît rarement des moments d'eurêka.
« Il s'agit d'une avancée approach passionnante dans notre capacité à effectuer des mesures précises et non invasives de la croissance des plantes en temps réel. J'ai hâte de voir comment cela peut compléter les derniers outils permettant d'interroger les processus génomiques et cellulaires », a déclaré Leakey.
Diao a également déclaré qu'elle était ravie de découvrir toutes les manières dont cette recherche continuerait à progresser.
Par exemple, cette étude porte sur des plantes comme le maïs qui poussent principalement vers le haut. Cependant, les chercheurs prévoient de faire progresser leur méthodologie d’impression électronique pour créer un système capable de surveiller la croissance vers le haut et vers l’extérieur.
L’équipe a déclaré qu’elle travaillait également à la capacité de détecter et de surveiller les processus chimiques à distance.
« Je pense que la communauté de recherche en électronique transportable a ignoré les plantes pendant trop longtemps », a déclaré Diao. « Nous savons qu'ils subissent beaucoup de anxiety lors de l'adaptation au climat, et je pense que l'électronique douce peut jouer un rôle in addition critical dans l'avancement de notre compréhension afin que nous puissions garantir que les plantes soient saines, heureuses et durables à l'avenir – que ce soit dans le futur. » l'espace, sur d'autres planètes ou ici même sur Terre.
Des chercheurs de la NASA et de l'Illinois en bio-ingénierie, en sciences végétales, en science et ingénierie des matériaux, de l'Institut Carl R. Woese de biologie génomique et du Beckman Institute for Sophisticated Science and Technologies ont contribué à cette étude.
La NASA et Beckman ont soutenu cette étude.
