Per controllare la fioritura e la maturazione dei frutti, le piante rilasciano l'ormone gassoso etilene. Condizioni ambientali, compresa la siccità, salinità e patogeni, può anche causare fluttuazioni dei livelli dell'ormone. Perciò, monitorare il rilascio di etilene in tempo reale potrebbe fornire a un agricoltore importanti informazioni sullo sviluppo e la salute di una pianta. Ora, ricercatori che riferiscono in Scienze Centrali ACS hanno sviluppato un facile da usare, sensore robusto che può fare proprio questo.

A causa del ruolo chiave che l'etilene svolge nella salute delle piante, l'industria agricola è interessata al monitoraggio dell'ormone. L'individuazione tempestiva dei cambiamenti nel rilascio di questo gas potrebbe consentire agli agricoltori di intraprendere azioni preventive che ripristinano la salute delle piante, riducendo le perdite di raccolto. Però, i sensori esistenti hanno limitazioni che li rendono poco pratici per l'uso sul campo. Timothy Swager, Darryl Fong e colleghi del Massachusetts Institute of Technology volevano realizzare un sensore in grado di rilevare in modo sensibile i cambiamenti nei livelli di etilene.

Il nuovo sensore contiene una rete di nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT) su un pezzo di vetro, racchiuso tra elettrodi d'oro. I ricercatori hanno posizionato una miscela catalitica contenente palladio sopra gli SWCNT. In una reazione chimica nota come ossidazione Wacker, il catalizzatore di palladio converte il gas etilene in acetaldeide. Durante questa reazione, il palladio ha cambiato il suo stato di ossidazione e le interazioni con gli SWCNT, alterando la loro conduttanza elettrica. In questo modo, i ricercatori potrebbero monitorare i cambiamenti nei livelli di gas etilene nel tempo. Per dimostrare il sensore, il team ha posizionato garofani o fiori di lisianthus in una camera con il dispositivo e ha osservato fluttuazioni nella produzione di etilene mentre i fiori sbocciavano e sbiadivano. Il dispositivo può rilevare concentrazioni di parti per miliardo del gas all'interno della camera, e con questa sensibilità potrebbe essere potenzialmente utilizzato per monitorare le piante in campo, dicono i ricercatori.