Investigadores de la SDSU desarrollan sensores de grafeno para medir el crecimiento del maíz
Bandas portátiles para plantas registran cada diez minutos la expansión del tallo y la mazorca para ayudar a los agrónomos a programar los tratamientos de fertilizante.
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Una nueva invención agrícola desarrollada en la Universidad Estatal de Dakota del Sur mide en tiempo real el diámetro de los tallos y las mazorcas de maíz. El profesor adjunto Mazhar Sher y el estudiante de posgrado Chamika Kuruppuarachchi construyeron bandas portátiles para plantas que toman lecturas cada diez minutos para medir la respuesta del cultivo al fertilizante. El equipo universitario tiene previsto presentar una solicitud de patente sobre el sistema antes de las pruebas de campo planeadas.
Tiras de grafeno y bandas de silicona con resorte
Los dispositivos se basan en grafeno inducido por láser montado sobre una banda flexible de silicona de grado alimentario, según informa Phys.org. Cuando un tallo o una mazorca de maíz se expande, el grafeno se dobla y altera sus propiedades eléctricas para medir el crecimiento físico sin dañar el cultivo. Para evitar estrangular la planta a medida que engrosa, el inventor Mazhar Sher integró en la banda un mecanismo de resorte que permite que la estructura se estire de forma continua mientras mantiene el sensor en contacto directo con el tejido.
El refinamiento del material en el laboratorio
El grafeno inducido por láser se remonta a un trabajo de la Universidad Rice en 2014, en el que los científicos convirtieron láminas comerciales de poliimida en carbono poroso mediante un láser de dióxido de carbono, según Phys.org. Las láminas de plástico base cuestan menos de un dólar. En la Universidad Estatal de Dakota del Sur, el antiguo estudiante de doctorado Sikander Ameer trabajó desde agosto de 2022 hasta diciembre de 2025 para optimizar la potencia del láser y la velocidad de escaneo, reduciendo los defectos en la red de carbono para aumentar la sensibilidad de las mediciones.
Registro de datos de invernadero cada diez minutos
Kuruppuarachchi amplió el hardware en el Raven Precision Agriculture Center, donde el prototipo siguió plantas de maíz en un invernadero interior, según documenta Phys.org. El conjunto electrónico funciona con batería y registra el crecimiento del tallo y la mazorca cada 10 minutos en una tarjeta de memoria microSD estándar. Sher, que anteriormente trabajó en sensores de enfermedades humanas en la Universidad de Pensilvania, confirmó que espera patentar la configuración del sensor a medida que avancen las pruebas para proteger la propiedad intelectual que hay detrás de la invención.
Ensayos agronómicos y futuras pruebas de campo
Los investigadores no tienen intención de vender los sensores portátiles directamente a los agricultores comerciales, según Phys.org. En cambio, el sistema está diseñado para agrónomos y fitomejoradores que estudian cómo responden líneas específicas de maíz a las aplicaciones de nitrógeno y agua. El equipo de investigación busca ahora financiación adicional para desplegar las bandas de sensores en parcelas de prueba universitarias al aire libre.
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