Наночастицы — крошечное решение большой проблемы мирового производства продуктов
Ответом на растущую мировую проблему производства продуктов питания могут стать наночастицы, которые исследуются как в качестве удобрений, так и фунгицидов для сельскохозяйственных культур.
Консорциум NanoFARM, созданный Университетом Карнеги-Меллон, Университетом Кентукки, Венским университетом и Университетом Авейро в Праге, изучает влияние наночастиц на сельское хозяйство. Четыре университета получили гранты от национальных научных фондов своих стран, чтобы выяснить, как эти крошечные частицы диаметром всего 4 нанометра могут революционизировать методы выращивания продуктов.
Цель проекта: «Получить фундаментальное понимание взаимодействий наночастиц с растениями, чтобы обеспечить будущие открытия», — говорит профессор Грег Лоури, главный исследователь проекта. Он отмечает, что менее 5% пестицидов попадает в культуру, а остальное наносит вред окружающей среде. Задача — минимизировать эти отходы и ущерб за счёт более точной доставки.
Двойная задача исследований:
- Определить, какое количество наноматериала необходимо для помощи растениям (борьба с вредителями, доставка питательных веществ).
- Выяснить, какое количество может потенциально навредить растениям или окружающим экосистемам.
Ключевое преимущество: Обычные пестициды и удобрения легко смываются, особенно дождём. Наночастицы же смываются не так легко, что делает их высокоэффективной системой доставки микроэлементов, таких как цинк или медь.
Пример: Соли цинка в воде растворяются быстро, а наночастицы оксида цинка (ZnO) могут растворяться дни или недели, обеспечивая медленную, долгосрочную систему доставки.
Исследование скорости растворения: Аспирант Сяоюй Гао обнаружил, что наночастицы оксида меди (CuO) растворяются в почве до 20–30 дней, обеспечивая стабильную поставку питательных веществ растениям в течение этого периода. Эта технология может помочь в обеспечении продовольствием в развивающихся странах.
Исследование механизма доставки: Грег Лоури и аспирант Элеонор Шпильман-Сан изучали, как наночастицы с разным зарядом поглощаются растениями пшеницы.
- Отрицательно заряженные частицы проникали в жилки растения, что идеально для доставки фунгицидов.
- Нейтрально заряженные частицы попадали в ткани листьев, что полезно для обогащения пищи питательными веществами.
Текущий статус: До готового продукта для всех культур ещё далеко. Сейчас исследования сосредоточены на томатах и пшенице. Консорциум активно работает над созданием систем для дальнейших исследований.