Naučnici razvili brz i izuzetno osjetljiv senzor vlage u zemljištu zasnovan na MOF-u
Pametni elektronski senzor vlage u zemljištu može biti ključan u poboljšanju proizvodnje hrane uz uštedu vode. Uspostavljanje navodnjavanja koje je prilagođeno zemljištu i vremenskim uslovima biće ključno za postizanje ovog cilja.
Stoga su istraživači sa KAUST-a (Univerzitet za nauku i tehnologiju kralja Abdulaha u Saudijskoj Arabiji) razvili brz i izuzetno osjetljiv senzor vlage u zemljištu usredsređen na metalno-organski okvir (MOF).
MOF-ovi su visoko porozni sintetički materijali sa unutrašnjom strukturom nalik na kavez koji se može prilagoditi da ugosti specifične male molekule, uključujući vodu.
Tim istraživača je obložio MOF-ove na jeftinom mikrosenzoru sa interdigitalnom elektrodom koja se može proizvesti inkjet štampom ili laserskim „graviranjem“. Kada je ovaj senzor umetnut u vlažno tlo, vazduh u MOF-u je istisnuo vodu, mijenjajući njegov električni kapacitet, što je proces koji se može detektovati i mjeriti.
„Sa svojom modularnom poroznom strukturom i jednostavnom funkcionalizacijom, MOF-ovi su izvrsni kandidati za senzorske aplikacije,“ kaže Osama Shekhah, jedan od istraživač sa KAUST-a.
Istraživači su testirali MOF u glinovitim i ilovastim tipovima tla, koji su pokazali značajne razlike u teksturi i kapacitetu zadržavanja vode. Rezultati su pokazali da je senzor vlage u zemljištu obložen Cr-soc-MOF-1 pokazao najveću osjetljivost i da je odziv senzora bio visoko selektivan za vodu čak i kada su u zemljištu bili prisutni različiti joni metala.
Prenosivi prototip
Naučnici sada dizajniraju i razvijaju prenosivi prototip senzora vlage u zemljištu zasnovanog na MOF-u, koji se lako može koristiti za kontrolne eksperimente u stvarnim mjerenjima na terenu. Senzori vlage u zemljištu zasnovani na MOF-u trebalo bi da unaprijede tehnologiju senzora vlage u zemljištu sledeće generacije, nudeći automatizovane i precizne sisteme za navodnjavanje.
Efikasnost vode je ključni izazov za poljoprivrednike koji se suočavaju sa ishranom rastuće globalne populacije u uslovima klimatskih promjena.
Upravljanje navodnjavanjem može pomoći u poboljšanju kvaliteta usjeva, smanjenju poljoprivrednih troškova i očuvanju vode, a u tu svrhu, senzori vlage u zemljištu zasnovani na MOF-u biće ključni za postizanje ovog cilja.
Istraživački rad objavljen u časopisu ACS Applied Materials & Interfaces može se naći na ovom linku.
(IT mixer)
