EO

Op plantenblad geprinte sensor geeft watertekort aan

13 november 2017 om 09:16 uur - Cambridge, Massachusetts (VS)

Artist's impression van de met geleidende inkt geprinte sensor die via twee micropilaartjes over de stoma is aangebracht.

Engineers van het Massachusetts Institute of Technology hebben sensoren ontworpen die op het blad van een plant geprint kunnen worden. Deze sensoren kunnen vervolgens aangeven wanneer de plant water nodig heeft. Deze techniek kan gebruikt worden door telers om tijdig te reageren op watertekorten bij gewassen, zegt Michael Strano, professor voor Chemical Engineering aan het MIT. Hij is mede-auteur van een paper over het onderzoek in het wetenschappelijk tijdschrift Lab on a Chip


Als de aarde opdroogt, vertragen planten hun groei, neemt de fotosynthetische activiteit af en verwelken de planten. Bij sommige planten is dit duidelijk zichtbaar, maar andere laten in eerste instantie geen teken van schade zien totdat die enorm is. De nieuwe sensor maakt gebruikt van de stomata van planten, kleine openingen op het blad die het verdampen van water mogelijk maakt. Als water verdampt neemt de waterdruk in de plant af, waardoor deze in staat is om weer water uit de grond op te nemen.

 

Elektronisch circuit

"Het is al bekend dat stomata reageren op licht, CO2-gehalte en droogte, maar nu zijn we in staat om het continu te monitoren", vertelt Volodymyr Koman, de hoofd-auteur van het onderzoek. "Bij voorgaande methoden kon deze informatie niet gegenereerd worden".

 

Om deze sensoren te maken, hebben de onderzoekers een inkt gebruikt van koolstof nanobuisjes opgelost in natriumdodecylsulfaat. Deze inkt kan vervolgens over de stoma worden geprint waardoor een elektronisch circuit ontstaat. Als zo'n huidmondje op het blad gesloten is, kan de stroom door het circuit worden gemeten met een multimeter. Als een opening zicht sluit wordt het circuit onderbroken. Daardoor weten onderzoekers exact wanneer een blad zich opent of sluit.

 

Veranderende condities

Door het meten van het openen en sluiten gedurende enkele dagen onder normale en droge condities, hebben de onderzoekers ontdekt dat ze binnen twee dagen kunnen opsporen of een plant watertekort ondervindt. Uit het onderzoek bleek namelijk dat stomata zeven minuten nadat ze aan licht zijn blootgesteld opengaan en 53 minuten sluiten nadat het donker is geworden. Deze condities veranderen gedurende droge periodes. Respectievelijk 25 minuten en 45 minuten.

 

stoma2

Links: schema van de elektrische circuits die zijn geprint op het blad. Boven het oppervlak van het blad wordt een microfluïdische cip geklemd tussen twee houders. Te zien is de schematische layout van de geprinte microsensor met twee contactpunten en een bandje dat  over een enkele stoma is aangebracht. Dat bandje wordt onderbroken als de stoma zich opent

Rechts: beelden van een stomameting op een vredeslelie.

 

 "Dit blijkt momenteel de snelste indicatie te geven van droogte bij planten die we hebben voor agriculturele toepassingen", zegt Strano. "Het is moeilijk om deze informatie op een andere manier te verkrijgen. Je kunt sensoren in de grond plaatsen of je kunt gebruik maken van satelliet imaging en mapping, maar dat gaf nooit echt aan wat de waterbehoefte van een specifieke plant op dat moment was.

 

Mogelijkheden voor de markt

Strano is al een samenwerking gestart met een fabrikant in agriculturele producten om deze sensoren te ontwikkelen om op gewassen te gebruiken. Hij denkt dat de technologie ook kan worden gebruikt voor bijvoorbeeld hoveniers. Het kan onderzoekers daarnaast ook helpen om nieuwe manieren te vinden om planten te ontwikkelen die bestand zijn tegen droogte.

 

Gerelateerd nieuws

Gezocht: meetapparatuur die schaatsers écht kan bijhouden

Gezocht: meetapparatuur die schaatsers écht kan bijhouden

In de zoektocht naar de ideale schaatsslag, ontwikkelde promovenda Eline van der Kruk van de TU Delft dynamische computermodellen en schaatsen die de slag live kunnen meten. Dit moet leiden tot real-time visuele feedback…

Op weg naar lichte robotpakken

Op weg naar lichte robotpakken (video)

Robots die mensen helpen bij het bewegen, ontwikkelen zich van starre exoskeletten naar flexibele pakken met een slimme aansturing. Dat verwacht professor Herman van der Kooij van de Universiteit Twente. Hij leidt het…

Kedeng, kedeng 2.0

De Sprinter uit de printer

Run2Rail onderzoekt of frames met koolstofvezel en het 3Dprinten van kritische delen resulteert in draaistellen die railvoertuigen lichter, stiller, comfortabeler en betrouwbaarder maken.

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Product van de maand

RSS
Veilig heksysteem PSENmlock

Het heksysteem PSENmlock biedt een veilige vergrendeling en veilige sluiting in slechts één product. De PSENmlock...

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

20 februari 2018, Vianen

Theoriedag werken met ISO 13849-1 (PL) en IEC 62061 (SIL)

Training bij Pilz

21 februari 2018, Vianen

Workshop werken met ISO 13849-1 (PL) praktijkdag

Training bij Pilz

26 februari 2018, Markelo (NL)

Altium Advanced Training (Altium Designer 17)

Meer agendapunten »