Ricercatori della SDSU sviluppano sensori al grafene per monitorare la crescita del mais
Fasce indossabili per le piante registrano ogni dieci minuti l'espansione di fusto e spiga, per aiutare gli agronomi a programmare i trattamenti fertilizzanti.
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Una nuova invenzione agricola sviluppata alla South Dakota State University monitora in tempo reale il diametro di fusti e spighe di mais. Il professore assistente Mazhar Sher e la studentessa di dottorato Chamika Kuruppuarachchi hanno realizzato fasce indossabili per le piante che effettuano letture ogni dieci minuti per misurare la risposta delle colture ai fertilizzanti. Il team universitario prevede di depositare una domanda di brevetto sul sistema prima delle prove in campo programmate.
Strisce di grafene e fasce in silicone con molla
I dispositivi si basano su grafene indotto da laser applicato a una fascia flessibile in silicone di grado alimentare, come riportato da Phys.org. Quando il fusto o la spiga di mais si espande, il grafene si piega, modificando le proprie proprietà elettriche per misurare la crescita fisica senza danneggiare la coltura. Per evitare di soffocare la pianta mentre si ingrossa, l'inventore Mazhar Sher ha integrato nella fascia un meccanismo a molla che consente alla struttura di allungarsi in modo continuo mantenendo il sensore a diretto contatto con il tessuto.
Ottimizzare il materiale in laboratorio
Il grafene indotto da laser risale al lavoro svolto alla Rice University nel 2014, dove gli scienziati hanno convertito fogli commerciali di poliimmide in carbonio poroso usando un laser a biossido di carbonio, secondo Phys.org. I fogli di plastica di base costano meno di un dollaro. Alla South Dakota State University, l'ex dottorando Sikander Ameer ha lavorato da agosto 2022 fino a dicembre 2025 per ottimizzare la potenza del laser e la velocità di scansione, riducendo i difetti nel reticolo di carbonio per aumentare la sensibilità di misura.
Registrare i dati in serra ogni dieci minuti
Kuruppuarachchi ha ampliato l'hardware al Raven Precision Agriculture Center, dove il prototipo ha monitorato piante di mais in una serra indoor, come documentato da Phys.org. Il pacchetto elettronico funziona a batteria e registra la crescita di fusto e spiga ogni 10 minuti su una scheda di memoria microSD standard. Sher, che in precedenza si è occupato di sensori per malattie umane alla University of Pennsylvania, ha confermato di sperare di brevettare la configurazione del sensore man mano che i test proseguono, per proteggere la proprietà intellettuale alla base dell'invenzione.
Prove agronomiche e futuri test sul campo
I ricercatori non intendono vendere direttamente agli agricoltori commerciali i sensori indossabili, secondo Phys.org. Il sistema è invece pensato per agronomi e genetisti vegetali che studiano come specifiche linee di mais rispondono alle somministrazioni di azoto e acqua. Il team di ricerca è ora alla ricerca di finanziamenti aggiuntivi per installare le fasce sensorizzate in appezzamenti sperimentali all'aperto dell'università.
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