Шуохао Кай, донишҷӯи докторантураи илмҳои хокшиносӣ, дар Истгоҳи тадқиқоти кишоварзии Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон Ҳанкок як милаи сенсорро бо стикери сенсории бисёрфунксионалӣ ҷойгир мекунад, ки имкон медиҳад андозагирӣ дар умқҳои гуногуни хок анҷом дода шавад.
МЭДИСОН — Муҳандисони Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон сенсорҳои арзонеро таҳия карданд, ки метавонанд мониторинги доимии нитратро дар намудҳои маъмули хок дар Висконсин таъмин кунанд. Ин сенсорҳои чопшудаи электрохимиявӣ метавонанд ба деҳқонон дар қабули қарорҳои огоҳонатари идоракунии маводи ғизоӣ ва ба даст овардани манфиатҳои иқтисодӣ кӯмак расонанд.
Ҷозеф Эндрюс, дотсенти Донишгоҳи Ҳарвард, гуфт: «Сенсорҳои мо метавонанд ба деҳқонон дарки беҳтари вазъи ғизоии хок ва миқдори нитратеро, ки барои растаниҳои онҳо дастрас аст, диҳанд ва ба онҳо кӯмак мекунанд, ки дақиқтар муайян кунанд, ки воқеан ба чӣ қадар нуриҳо ниёз доранд». Таҳқиқотро Мактаби муҳандисии механикӣ дар Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон роҳбарӣ кардааст. «Агар онҳо тавонанд миқдори нуриҳои мехаридаашонро кам кунанд, сарфаи хароҷот метавонад барои хоҷагиҳои калонтар назаррас бошад».
Нитратҳо як маводи ғизоии муҳим барои нашъунамои зироатҳо мебошанд, аммо нитратҳои зиёдатӣ метавонанд аз хок шуста шаванд ва ба обҳои зеризаминӣ ворид шаванд. Ин намуди ифлосшавӣ барои одамоне, ки оби ифлосшудаи чоҳҳоро менӯшанд, зараровар аст ва ба муҳити зист зараровар аст. Сенсори нави муҳаққиқон инчунин метавонад ҳамчун воситаи тадқиқоти кишоварзӣ барои назорат кардани шусташавии нитрат ва кӯмак дар таҳияи беҳтарин таҷрибаҳо барои коҳиш додани таъсири зараровари он истифода шавад.
Усулҳои кунунии мониторинги нитратҳои хок меҳнатталаб, гарон буда, маълумоти воқеиро пешниҳод намекунанд. Аз ин рӯ, коршиноси электроникаи чопӣ Эндрюс ва дастаи ӯ барои эҷоди як роҳи ҳалли беҳтар ва арзонтар талош карданд.
Дар ин лоиҳа, муҳаққиқон аз раванди чопи inkjet барои эҷоди сенсори потенсиометрӣ, як навъи сенсори электрохимиявии плёнкаи тунук, истифода бурданд. Сенсорҳои потенсиометрӣ аксар вақт барои чен кардани дақиқи нитрат дар маҳлулҳои моеъ истифода мешаванд. Аммо, ин сенсорҳо одатан барои истифода дар муҳити хок мувофиқ нестанд, зеро зарраҳои калони хок метавонанд сенсорҳоро харошанд ва ба андозагирии дақиқ халал расонанд.
Эндрюс гуфт: "Мушкилоти асосие, ки мо кӯшиш мекардем ҳал кунем, ёфтани роҳе барои дуруст кор кардани ин сенсорҳои электрохимиявӣ дар шароити сахти хок ва муайян кардани дақиқи ионҳои нитрат буд."
Роҳи ҳалли ин масъала ин буд, ки қабати фториди поливинилиденро ба сенсор гузоред. Ба гуфтаи Эндрюс, ин мавод ду хусусияти асосӣ дорад. Аввалан, он сӯрохиҳои хеле хурд дорад, ки тақрибан 400 нанометр андоза доранд, ки ба ионҳои нитрат имкон медиҳанд, ки ҳангоми бастани зарраҳои хок аз он гузаранд. Дуюм, он гидрофилӣ аст, яъне обро ҷалб мекунад ва онро мисли исфанҷ ҷаббида мегирад.
«Ҳамин тавр, ҳар гуна оби бой аз нитрат ба сенсорҳои мо ворид мешавад, ки ин хеле муҳим аст, зеро хок низ мисли исфанҷ аст ва агар шумо ба ҳамон ҷабби об ноил гардед, шумо дар мубориза аз ҷиҳати ворид шудани намӣ ба сенсор мағлуб мешавед. Потенсиали хок», - гуфт Эндрюс. «Ин хосиятҳои қабати фториди поливинилиден ба мо имкон медиҳанд, ки оби бой аз нитратро истихроҷ кунем, онро ба сатҳи сенсор расонем ва нитратро дақиқ муайян кунем».
Муҳаққиқон пешрафти худро дар мақолае, ки моҳи марти соли 2024 дар маҷаллаи Advanced Materials Technology нашр шудааст, муфассал шарҳ доданд.
Гурӯҳ сенсори худро дар ду намуди гуногуни хок, ки бо Висконсин алоқаманданд, санҷиданд - хокҳои регӣ, ки дар қисматҳои шимолу марказии иёлот маъмуланд ва регзорҳои гилӣ, ки дар ҷанубу ғарби Висконсин маъмуланд - ва муайян карданд, ки сенсорҳо натиҷаҳои дақиқ медиҳанд.
Муҳаққиқон ҳоло сенсори нитрати худро ба системаи сенсории бисёрфунксионалӣ, ки онро "стикери сенсор" меноманд, ворид мекунанд, ки дар он се намуди сенсорҳои гуногун дар сатҳи чандири пластикӣ бо истифода аз қабати часпак насб карда мешаванд. Ин стикерҳо инчунин сенсорҳои намӣ ва ҳароратро дар бар мегиранд.
Муҳаққиқон якчанд стикерҳои сенсориро ба сутун часпонида, онҳоро дар баландиҳои гуногун мегузоранд ва сипас сутунро дар хок гӯронданд. Ин насб ба онҳо имкон дод, ки дар чуқуриҳои гуногуни хок андозагирӣ кунанд.
Эндрюс гуфт: "Бо чен кардани нитрат, намӣ ва ҳарорат дар умқҳои гуногун, мо ҳоло метавонем раванди шусташавии нитратро чен кунем ва фаҳмем, ки чӣ гуна нитрат аз хок мегузарад, ки қаблан имконнопазир буд."
Тобистони соли 2024, муҳаққиқон нақша доранд, ки 30 чӯбчаи сенсориро дар истгоҳи тадқиқоти кишоварзии Ҳанкок ва истгоҳи тадқиқоти кишоварзии Арлингтон дар Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон дар хок ҷойгир кунанд, то сенсорро минбаъд озмоиш кунанд.
Вақти нашр: июл-09-2024