แผ่นแปะเซนเซอร์ขนาดจิ๋วติดใบไม้ ตรวจจับความเครียดของพืชจากสารชีวภาพในใบไม้ แจ้งเตือนก่อนพืชแสดงอาการ ช่วยลดความเสียหายจากความร้อนและขาดน้ำ
นักวิจัยในสหรัฐฯ พัฒนาแผ่นเซนเซอร์จิ๋วสำหรับติดลงบนใบไม้เพื่อตรวจจับความเครียดของพืชได้แบบเรียลไทม์ ก่อนที่อาการใบเหี่ยวหรือความเสียหายจะปรากฏให้เห็น เทคโนโลยีนี้ช่วยให้เกษตรกรรับมือกับปัญหาการเพาะปลูกได้ล่วงหน้า โดยเซนเซอร์จะส่งสัญญาณแจ้งเตือนเมื่อพืชเริ่มมีความเครียดจากความร้อนหรือขาดน้ำ ทำให้มีเวลาฟื้นฟูพืชได้ทันท่วงที
งานวิจัยจากคณะนักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน–เมดิสัน (University of Wisconsin–Madison) ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร ACS Nano ของสมาคมเคมีอเมริกัน (American Chemical Society – ACS) โดยทีมวิจัยได้ออกแบบแผ่นแปะเซนเซอร์ขนาดจิ๋ว มีเข็มขนาดไมโครที่สามารถเจาะเข้าไปในเนื้อเยื่อของใบไม้ได้โดยไม่ทำลายเซลล์พืช จุดเด่นของเซนเซอร์นี้คือการตรวจวัดระดับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่พืชปล่อยออกมาเมื่อเกิดความเครียดทางสรีรวิทยา ทำให้สามารถระบุปัญหาได้ก่อนพืชจะแสดงอาการให้เห็น
แผ่นเซนเซอร์ทำงานหลังการติดตั้งได้ภายในเวลาไม่ถึง 1 นาที โดยอุปกรณ์สามารถตรวจจับสัญญาณชีวภาพได้แม่นยำกว่าเทคนิคแบบเดิมที่ต้องรอให้พืชแสดงอาการเหี่ยวหรือเปลี่ยนสี ทีมวิจัยยังพัฒนาอัลกอริทึมประมวลผลร่วมกับเซนเซอร์เพื่อวิเคราะห์สัญญาณและแปลผลให้เข้าใจง่ายผ่านระบบดิจิทัล ซึ่งอาจเชื่อมโยงเข้ากับระบบควบคุมการรดน้ำอัตโนมัติในอนาคต ช่วยให้เกษตรกรตอบสนองต่อความเครียดของพืชได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
อุปกรณ์ชิ้นนี้ไม่เพียงเหมาะสำหรับการใช้งานในภาคการเกษตร แต่ยังสามารถนำไปใช้ในการวิจัยพันธุ์พืช ทดสอบความทนทานของพืชในภาวะโลกร้อน หรือแม้แต่ติดตั้งในเรือนเพาะชำเพื่อศึกษาผลกระทบจากสภาพแวดล้อมเฉพาะทาง โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีทรัพยากรน้ำจำกัด การตรวจจับสัญญาณเตือนล่วงหน้าจะช่วยให้มีเวลาจัดการกับปัญหาก่อนที่จะส่งผลต่อการเจริญเติบโตหรือคุณภาพของผลผลิต
ทีมวิจัยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์แบบนาโน (nano-fabrication) เพื่อสร้างโครงสร้างของเข็มไมโครที่มีความยืดหยุ่น สามารถแนบกับใบไม้ที่มีพื้นผิวแตกต่างกันได้โดยไม่หลุดง่าย นอกจากนี้วัสดุที่ใช้ผลิตเซนเซอร์ยังเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ ทำให้ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมหากต้องใช้งานในวงกว้าง ความยั่งยืนของเทคโนโลยีจึงถือเป็นจุดแข็งอีกด้านที่เหมาะกับการทำเกษตรกรรมยุคใหม่ที่ต้องใส่ใจทั้งประสิทธิภาพและสิ่งแวดล้อม
แม้เทคโนโลยียังอยู่ในช่วงทดสอบ แต่ศักยภาพของเซนเซอร์จิ๋วนี้ได้รับความสนใจจากภาคเอกชนหลายราย โดยเฉพาะบริษัทด้านเกษตรเทคโนโลยีจากสหรัฐอเมริกา ที่เล็งเห็นถึงโอกาสการต่อยอดสู่อุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะสำหรับพืช (plant wearables) ที่เชื่อมต่อกับระบบวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ (big data) เพื่อช่วยเกษตรกรวางแผนการเพาะปลูกตามสภาพภูมิอากาศจริง เทคโนโลยีดังกล่าวอาจเปลี่ยนวิธีการดูแลพืชจากการเฝ้าสังเกตด้วยสายตา มาเป็นการติดตามสัญญาณชีวภาพแบบทันที
เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร
ที่มาข้อมูล: acs, scitechdaily, interestingengineering, newatlas
ที่มาภาพ: acs, ภาพ 1
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
