Para ilmuwan telah menciptakan sebuah sensor yang bisa dicetak pada daun tanaman. Sensor ini mampu memberikan peringatan dini kepada petani, yakni saat tanaman mereka dalam kondisi terancam, misalnya, saat tanaman mengalami kekurangan air atau kekeringan.

Sensor baru ini dikembangkan oleh para Insinyur di Massachusetts Institute of Technology (MIT). Mereka menciptakan sensor yang bisa dicetak pada bagian daun tanaman dan teknologi mampu mengungkap kondisi tanaman saat mengalami kekurangan air.

Menurut Michael Strano, profesor teknik di MIT, teknologi semacam ini tidak hanya bisa menyelamatkan tanaman hias yang terabaikan, namun yang jauh lebih penting dari penggunaan teknologi ini adalah kemampuan memberi peringatan awal kepada para petani saat tanaman mereka dalam keadaan bahaya.

“Teknologi ini tampaknya merupakan indikator awal dari kekeringan pada tanaman yang kita miliki untuk aplikasi pada pertanian,” kata Strano. Menurut Strano, saat ini sulit untuk mendapatkan informasi tentang kondisi kekeringan yang dialami oleh tanaman.

“Anda dapat memasukkan sensor ke dalam tanah, atau Anda dapat melakukan pencitraan dan pemetaan satelit, namun Anda tidak pernah benar-benar tahu apa yang tanaman tertentu deteksi sebagai potensi air,” tambah Strano.

Dalam riset ini, Strano menjalin kerja sama dengan produsen pertanian besar untuk mengembangkan sensor yang bisa digunakan pada tanaman pangan ini. Strano percaya bahwa teknologinya juga bermanfaat bagi para pekerja kebun dan model petani perkotaan.

Teknologi sensor ini juga dapat membantu peneliti mengembangkan cara baru untuk merancang tanaman tahan kekeringan. Penulis utama dalam riset ini adalah Volodymyr Koman, seorang MIT postdoc. Makalah ini di terbitkan dalam jurnal Lab on a Chip.

Sensor yang Bisa Dicetak

Ketika tanah mengering, petumbuhan tanamanpun kemudian melambat, aktivitas fotosintesis berkurang, dan kerusakan pada jaringan tanaman. Beberapa tanaman mulai layu saat kekurangan air.

Meski begitu, tidak semua tanaman menunjukkan tanda-tanda masalah yang mencolok sampai mereka benar-benar mengalami bahaya yang signifikan yakni tanaman menjadi mati.

Sensor MIT yang baru ini memanfaatkan stomata tanaman, yakni pori-pori kecil di permukaan daun yang memungkinkan dalam proses penguapan air. Saat air menguap dari daun, tekanan air di dalam tanaman turun, memungkinkannya menarik air dari tanah melalui proses yang disebut transpirasi.

Ahli biologi tanaman tahu bahwa stomata terbuka saat terpapar cahaya dan menurut saat cahanya meredup. Namun dinamika membuka dan menutup stomata ini sedikit sekali dipelajari karena belum ada cara yang baik untuk mengukurnya secara langsung atau secara real time.

“Orang sudah tahu bahwa stomata merespons cahaya, terhadap konsentrasi karbon dioksida, sampai kekeringan, tapi sekarang kita bisa memantaunya terus menerus,” kata Volodymyr Koman, yang juga terlibat dalam penelitian ini sekaligus penulis utama riset ini. “Metode sebelumnya tidak mampu menghasilkan informasi semacam ini,” tambah Koman.

Untuk membuat sensornya, para periset MIT menggunakan tinta yang terbuat dari tabung nano karbon – tabung karbon berongga kecil yang mengalirkan listrik – dilarutkan dalam senyawa organik yang disebut sodium dodecyl sulfate, yang tidak merusak stomata.

Tinta ini bisa dicetak di pori-pori untuk membuat sirkuit elektronik. Saat pori tertutup, sirkuitnya utuh dan arusnya bisa diukur dengan menghubungkan sirkuit ke perangkat yang disebut multimeter.

Saat pori terbuka, sirkuit rusak dan arus berhenti mengalir, memungkinkan para peneliti mengukur sangat tepat, saat pori tunggal terbuka atau tertutup.

Dengan mengukur pembukaan dan penutupan stomata ini selama beberapa hari, dalam kondisi normal dan kering, para periset menemukan bahwa mereka dapat mendeteksi, dalam dua hari, saat tanaman mengalami tekanan air.

Mereka menemukan bahwa stomata membutuhkan waktu sekitar tujuh menit untuk membuka setelah paparan cahaya dan 53 menit untuk menutup saat cahaya mulai meredup.

Namun respons ini berubah selama kondisi kering. Ketika tanaman kekurangan air, para peneliti menemukan bahwa stomata rata-rata membutuhkan waktu 25 menit untuk membuka, sementara waktu untuk stomata menutup menjadi 45 menit.

Sirkuit Elektronik

Untuk penelitian ini, para peneliti menguji sensor pada tanaman bunga bakung. Tanaman ini dipilih karena memiliki stomata yang besar. Untuk menerapkan tinta ke daun, para peneliti menciptakan cetakan dengan saluran mikofluida.

Saat cetakan ditempatkan pada daun, tinta yang mengalir melalui saluran diendapkan ke permukaan daun. Tim MIT sekarang sedang mengerjakan cara baru untuk mengaplikasikan sirkuit elektronik hanya dengan menempelkan stiker di permukaan daun.

Para peneliti mengusulkan bahwa selain produsen pertanian skala besar, para pekerja kebun dan petanian perkotaan mungkin tertarik pada teknologi seperti ini.

“Ini bisa memiliki implikasi besar untuk pertanian, terutama dengan perubahan iklim, di mana Anda akan kekurangan air dan perubahan suhu lingkungan,” kata Koman.

Dalam pekerjaan terkait, laboratorium Strano sedang menjajaki kemungkinan menciptakan array dari sensor ini yang dapat digunakan untuk mendeteksi cahaya dan menangkap gambar, sama seperti kamera.(koran-jakarta.com)