Naukowcy są bliscy sukcesu w uprawie roślin kosmicznych: badanie

Nowe, bardzo rozciągliwe czujniki mogą monitorować i przesyłać informacje o wzroście roślin bez interwencji człowieka, podają naukowcy z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign w czasopiśmie Device.

Czujniki polimerowe są elastyczne pod względem wilgotności i temperatury i mogą rozciągać się o ponad 400%, pozostając przymocowane do rośliny w trakcie jej wzrostu i wysyłając sygnał bezprzewodowy do zdalnego miejsca monitorowania, powiedział. Inżynieria chemiczna i biomolekularna Pan Ying Diaoz którym prowadził badanie Biologia roślin Profesor i kierownik katedry Andrzej Leckie.

W badaniu szczegółowo opisano niektóre wczesne wyniki grantu NASA Przyznane Diao Aby zbadać, w jaki sposób drukowana elektronika do noszenia może zostać wykorzystana do umożliwienia rolnictwa w kosmosie.

„Ta praca wynika z potrzeb astronautów w zakresie zrównoważonej uprawy warzyw podczas długich misji” – powiedziała.

Zespół Diao podszedł do tego projektu, korzystając z laboratorium naziemnego, aby stworzyć wysoce niezawodne i rozszerzalne urządzenie elektroniczne, którego opracowanie nie było łatwe – dodała.

„Szczerze mówiąc, rozpoczęliśmy tę pracę z myślą, że wykonanie tego zadania zajmie tylko kilka miesięcy” – powiedział Siqing Wang, absolwent i pierwszy autor badania. „Jednak szybko zdaliśmy sobie sprawę, że nasz polimer jest zbyt sztywny”. „Musieliśmy przeformułować wiele komponentów, aby były bardziej miękkie i rozciągliwe, a także zmodyfikować naszą metodę drukowania, aby kontrolować agregację mikrostruktur wewnątrz urządzenia, tak aby nie tworzyły one dużych kryształów podczas procesu drukowania i utwardzania”.

Zespół opracował urządzenie o ultracienkiej warstwie, które pomaga tłumić wzrost kryształów podczas montażu i drukowania.

„Po rozwiązaniu problemów związanych z rozciągliwością i montażem musieliśmy zająć się problemami związanymi z pracą z urządzeniami elektronicznymi do noszenia w warunkach wysokiej wilgotności i szybkiego tempa wzrostu” – powiedział Wang. „Potrzebowaliśmy powtarzalnych wyników, abyśmy nie mogli upuścić czujników lub uszkodzić elektroniki podczas eksperymentów wzrostowych. W końcu uzyskaliśmy bezszwową elektrodę i interfejs, na który nie miały wpływu trudne warunki”.

„Zdalny autonomiczny czujnik ciśnienia oparty na rozciągliwym polimerze i elektronice” (SPEARS2) to wynik trzech lat ciężkiej pracy, udowadniający, że nauka stosowana rzadko miewa momenty eureki.

„To ekscytujący postęp techniczny w zakresie naszej zdolności do wykonywania dokładnych, nieinwazyjnych pomiarów wzrostu roślin w czasie rzeczywistym” – powiedział Leckie. „Nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, jak może on uzupełnić najnowocześniejsze narzędzia do badania genomu i procesy komórkowe.”

Diao powiedziała również, że jest podekscytowana możliwością ujawnienia wszystkich sposobów, w jakie będą nadal rozwijać się te badania.

Na przykład w tym badaniu przyjrzano się roślinom takim jak kukurydza, które rosną głównie w górę. Naukowcy planują jednak opracować własną metodologię e-druku, aby stworzyć system monitorujący wzrost i rozwój zewnętrzny.

Zespół stwierdził, że pracuje także nad opracowaniem możliwości zdalnego wykrywania i monitorowania procesów chemicznych.

„Myślę, że społeczność badaczy elektroniki ubieralnej zbyt długo ignorowała rośliny” – stwierdziła Diao. „Wiemy, że podczas adaptacji do klimatu doświadczają dużego stresu i uważam, że miękka elektronika może odegrać większą rolę w pogłębianiu naszej wiedzy, dzięki czemu będziemy mogli zapewnić, że rośliny będą w przyszłości zdrowe, szczęśliwe i zrównoważone – niezależnie od tego, czy jest w kosmosie, na innych planetach lub tutaj, na Ziemi.”

Naukowcy z NASA i badacze z Illinois z Bioinżynieria, Nauka o uprawach, Nauka o materiałach i inżynieria, Instytut Carla R Woz Biologia genomu I Instytut Beckmana Do tego badania przyczyniła się zaawansowana nauka i technologia.

NASA i Beckman wsparły to badanie.