Микроэлектродный чип для анализа почвенных питательных веществ
Исследователи разработали новый микрофлюидный чип с интегрированными 3D микроэлектродами для емкостной бесконтактной кондуктометрии (C4D), позволяющий быстро и количественно определять основные питательные ионы в почве.
Результаты опубликованы в журнале Computers and Electronics in Agriculture.
Питательные вещества, такие как азот, фосфор и калий, необходимы для роста растений. Быстрое и точное определение этих элементов в полевых условиях критически важно для точного земледелия. По сравнению с традиционными C4D микрофлюидными чипами, интеграция 3D микроэлектродов увеличивает емкость стенок и улучшает сигнал, оставаясь при этом экономичной и простой в изготовлении.
Ученые под руководством профессора Ван Жуцзина и доцента Чэнь Сянъюй из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук совместно с группой профессора Хун Янь из Научно-технологического университета Аньхой разработали с помощью микроэлектромеханической системы C4D микрофлюидный чип с интегрированными 3D микроэлектродами. Система включает кросс-электрофоретический канал и 3D канал. 3D микроэлектроды были созданы по уникальной схеме в процессе однократной фотолитографии.
Эта 3D микроэлектродная система состоит из бокового электрода и донного электрода. Боковой электрод реализован путем инжекции жидкого галлия в электродный канал.
С помощью нового чипа пределы обнаружения ионов K+, NH4+, NO3- и PO43- в полевых условиях составили менее 0.1 мг/л, а относительное стандартное отклонение между повторными определениями — менее 5%. Чип также обеспечил высокое разрешение при разделении K+ и NH4+ в образцах почвы.
Внедрение новой высокопроизводительной и недорогой схемы конфигурации 3D микроэлектродов в C4D микрофлюидный чип позволяет проводить полевой многопараметрический анализ основных почвенных питательных ионов с высокой чувствительностью и стабильностью.
Как отметил доцент Чэнь, эта разработка эффективно решит задачу быстрого полевого определения питательных веществ в почве на фермах.