Ученые создали датчик для защиты урожая от загрязнения химикатами

Быстрый анализ химического состава почвы смогут проводить фермеры с помощью новой разработки ученых Томского политехнического университета и их чешских коллег. Устройство позволит вести онлайн-контроль содержания пестицидов в грунте, а следовательно — не допустить попадания избыточных доз химикатов в сельхозпродукцию. Результаты исследования опубликованы в журнале Talanta.

По словам авторов, безопасность еды — глобальный вызов для человечества. Необходимо контролировать не только сам процесс производства и качество получаемых продуктов, но и применение пестицидов в сельском хозяйстве.

Специалисты ТПУ совместно с коллегами из пражской Высшей школы химической технологии (University of Chemistry and Technology) разработали датчик, определяющий содержание пестицидов в почве в режиме, близком к реальному времени. С его помощью фермеры смогут постоянно мониторить концентрации пестицидов в почве, что позволит быстрее принимать решения об увеличении или уменьшении дозы химикатов на конкретном участке.

Как рассказал доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Постников, сенсоры созданы из оптического волокна — простого и недорогого материала, применяемого для передачи информации в форме световых импульсов.

«Мы удалили фрагмент оболочки волокна, а затем методом магнетронного напыления нанесли на это место тончайший активный слой золота размером 20 нанометров. Именно там возникает эффект поверхностного плазмонного резонанса — источник аналитического сигнала», — пояснил эксперт ТПУ.

Ученый объяснил, что в результате резонанса слой золота излучает свет. Оптоволокно передает данные на специальный счетчик, где фиксируется количество сигналов, пропорциональное содержанию пестицидов.

Считать молекулы пестицидов позволяет специфический металлоорганический каркас, выращенный на поверхности золота из матричного раствора. Решетка каркаса с ячейками определенного размера пропускает к слою золота только молекулы пестицидов.

«В перспективе такое модифицированное волокно может быть физически проложено в поле. Оно способно постоянно считывать сигнал о наличии пестицидов и выводить результаты, в том числе на компактное переносное устройство», — сообщил Павел Постников.

По заявлению авторов, основные преимущества предложенного дизайна сенсоров — легкодоступные материалы для создания, чувствительность, избирательность и возможность постоянно работать в реальном времени. Своей глобальной миссией ученые считают создание технологии, которая позволит продвинуться интеллектуальному сельскому хозяйству.