L'emergere di stress biotici e abiotici pone potenziali danni alla crescita e alla resa delle piante. Un monitoraggio e una valutazione accurati dello stato di salute delle piante sono quindi estremamente importanti; però, i sensori ingombranti e pesanti convenzionali sono generalmente limitati a condizioni climatiche centralizzate o eseguono misurazioni in camere di scambio di gas.

Una strategia si basa sull'interfacciamento intelligente degli impianti con sensori flessibili. Però, è difficile attingere alle informazioni fisiologiche nelle piante a causa delle loro vie di segnalazione relativamente complesse. Inoltre, il rilevamento sincrono di fattori di stress abiotici richiede un durevole, flessibile, sistema di sensori multifunzione per un monitoraggio prolungato senza degrado delle prestazioni e diafonia del segnale.

In un recente studio pubblicato su ACS Nano intitolato "Sistema di sensori flessibili per l'assistenza sanitaria multimodale, " i ricercatori dell'Università della prefettura di Osaka (OPU) segnalano un sistema di sensori flessibili multimodali integrato che comprende un sensore di umidità ambientale, un sensore di umidità fogliare, un sensore ottico e un sensore di temperatura che possono attingere a potenziali problemi di salute fisiologici sulle piante. In modo significativo, condizioni di disidratazione sono registrate visivamente in una Pachira macrocarpa durante un monitoraggio a lungo termine (> 15 giorni) basati su tali biointerfacce pianta-macchina sfruttando il processo di traspirazione della pianta.

Utilizzo di ZnIn . impilato ₂ S ₄ (ZIS) nanosheet come supporto di rilevamento del kernel, il sensore flessibile basato su nanosheet ZIS non solo può percepire l'illuminazione della luce con una risposta rapida (~4 ms), ma anche monitorare l'umidità con prestazioni costanti e durature. Poiché i nanosheet ZIS vengono applicati per la prima volta nel sensore di umidità, sono state condotte in dettaglio indagini teoriche e sperimentali sul meccanismo di rilevamento dell'umidità. Tre stress abiotici primari (cioè umidità, luce e temperatura) che regolano la traspirazione delle piante sono misurate senza segnale di effetto cross-coupling in tempo reale.

"La maggior parte dei sensori flessibili è stata applicata al monitoraggio della salute umana e/o alle interfacce uomo-macchina. Il concetto proposto del sistema di sensori flessibili multimodali per il monitoraggio dello stato di salute delle piante può aprire una strada verso un'agricoltura intelligente, " ha detto il prof. Dae-Hyeong Kim, un esperto di elettronica soft.

Prof. Kuniharu Takei, protagonista di questo progetto, disse, "Selezionando razionalmente i materiali di rilevamento attivi e gli elettrodi, abbiamo affrontato le prestazioni del sensore durevole per il monitoraggio a lungo termine degli stress abiotici sulle piante e la raccolta di segnali multicanale senza diafonia".

Le attività future includono l'ulteriore riduzione dello spessore e del peso dei sistemi di sensori flessibili, aumentare le funzionalità dei sensori in risposta ad altri stress biotici e abiotici, e migliorare le capacità di decodificare i segnali chimici delle piante in modelli spazio-temporali. L'influenza del gas ambientale, come CO ₂ , oh ₂ , o no _X , dovrebbe essere considerato anche sull'uscita del sensore.