Нанотехнологии: на листьях растений печатают сенсоры

Технологии сменяют одна другую с космическими скоростями. А сельское хозяйство по-прежнему остается одним из основных занятий человека. Главные принципы неизменны. Люди выращивают растения и обеспечивают себя продовольствием. Почему бы не оптимизировать этот процесс?

Зная о водном потенциале растений, можно экономить расходы на полив и получать более высокий урожай. Технологии предоставляют много возможностей. Профессор МТИ Майкл Страно объяснил, что водный потенциал растений не удастся определить, если собирать информацию в одной только почве. Информации, полученной из космоса (снимки), считает руководитель научной работы, недостаточно, чтобы по ним судить о реакции растений на свет и углекислый газ.

Способ для получения информации ученые МТИ выбрали довольно экзотический. Но у этого решения просматривается потенциал. Иногда решение одной задачи влечет за собой переворот в отрасли.

Группа под руководством Майкла Страно использовала в научном эксперименте сенсоры. Для тестирования ученые выбрали лилию. У этого растения крупные поры. На листьях лилии напечатали датчики. Электронные микроустройства передают информацию о реакции лилии на изменения, происходящие с ней. На поверхности листьев расположены поры (устьица). Через них испаряется влага. Давление воды понижается. У растения появляется возможность поглощать жидкость из почвы.

Растения отворачиваются от темного неба, закрывают устьица. И открывают их с восходом солнца. Владимир Коман считает, что пришло время узнать о динамике этих процессов. Задача усложнилась. Потребовались иные методы для её решения.

За четкостью формулировок о целях научной работы не разглядеть сложностей, которые предстоит преодолеть. Чтобы напечатать сенсоры, нужны чернила. Они должны быть безвредными для растения. У растения маленькие устьица. Как же в них подавать чернила? В начале работы вопросов всегда больше, чем ответов. Растворителем ученые выбрали додецилсульфат натрия. В нём растворили углеродные нанотрубки. Чернила готовы. Нужна особая печатная форма. Ученые разместили на листе растения форму с микрожидкостным каналом, по которому подают специальные чернила. Нанесенные непосредственно на поры листа, чернила формируют электронную цепь. Закрывающаяся пора замыкает цепь. Теперь ученые точно знают, когда закрываются и открываются поры. За этим показателем ученые следили при разных погодных условиях. Теперь нарушение водного режима растения можно анонсировать за два дня до его наступления. Под солнечными лучами устьица растений раскрываются приблизительно за семь минут. Пятьдесят три минуты требуется растению, чтобы подготовиться к наступлению ночи и закрыть устьица. Засуха вносит свои коррективы в режим этой живой машины. Устьица не торопятся открываться во время зноя. И закрываются значительно проворнее.

Наступит время, когда методика эксперимента станет частью стандартной процедуры, используемой в сельском хозяйстве.