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Multimodal Plant Healthcare Flexible Sensor System.
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-07-28 , DOI: 10.1021/acsnano.0c03757 Yuyao Lu 1 , Kaichen Xu 1 , Lishu Zhang 2 , Minako Deguchi 3 , Hiroaki Shishido 1 , Takayuki Arie 1 , Ruihua Pan 4 , Akitoshi Hayashi 3 , Lei Shen 5 , Seiji Akita 1 , Kuniharu Takei 1, 6
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-07-28 , DOI: 10.1021/acsnano.0c03757 Yuyao Lu 1 , Kaichen Xu 1 , Lishu Zhang 2 , Minako Deguchi 3 , Hiroaki Shishido 1 , Takayuki Arie 1 , Ruihua Pan 4 , Akitoshi Hayashi 3 , Lei Shen 5 , Seiji Akita 1 , Kuniharu Takei 1, 6
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The rising global human population and increased environmental stresses require a higher plant productivity while balancing the ecosystem using advanced nanoelectronic technologies. Although multifunctional wearable devices have played distinct roles in human healthcare monitoring and disease diagnosis, probing potential physiological health issues in plants poses a formidable challenge due to their biological complexity. Herein an integrated multimodal flexible sensor system is proposed for plant growth management using stacked ZnIn2S4(ZIS) nanosheets as the kernel sensing media. The proposed ZIS-based flexible sensor can not only perceive light illumination at a fast response (∼4 ms) but also monitor the humidity with a perdurable steady performance that has yet to be reported elsewhere. First-principles calculations reveal that the tunneling effect dominates the current model associated with humidity response. This finding guides the investigation on the plant stomatal functions by measuring plant transpiration. Significantly, dehydration conditions are visually recorded during a monitoring period (>15 days). This work may contribute to plant–machine biointerfaces to precisely manage plant health status and judiciously utilize limited resources.
中文翻译：
多模式工厂医疗保健柔性传感器系统。
全球人口的增长和环境压力的增加要求更高的植物生产率，同时使用先进的纳米电子技术平衡生态系统。尽管多功能可穿戴设备在人类医疗保健监测和疾病诊断中发挥了独特的作用，但由于其生物学上的复杂性，探测植物中潜在的生理健康问题仍然面临着巨大的挑战。在此，提出了一种用于堆叠生长的ZnIn 2 S 4的植物生长管理的集成多模式柔性传感器系统。（ZIS）纳米片作为内核传感介质。所提出的基于ZIS的柔性传感器不仅可以感知快速响应（约4毫秒）的光照，还可以以持久的稳定性能监控湿度，这在其他地方尚无报道。第一性原理计算表明，隧穿效应主导了与湿度响应相关的当前模型。该发现通过测量植物蒸腾作用指导了对植物气孔功能的研究。重要的是，在监控期间（> 15天）以肉眼方式记录了脱水条件。这项工作可能有助于建立植物与机器之间的生物界面，以精确地管理植物的健康状况并明智地利用有限的资源。
更新日期：2020-09-22
中文翻译：
多模式工厂医疗保健柔性传感器系统。
全球人口的增长和环境压力的增加要求更高的植物生产率，同时使用先进的纳米电子技术平衡生态系统。尽管多功能可穿戴设备在人类医疗保健监测和疾病诊断中发挥了独特的作用，但由于其生物学上的复杂性，探测植物中潜在的生理健康问题仍然面临着巨大的挑战。在此，提出了一种用于堆叠生长的ZnIn 2 S 4的植物生长管理的集成多模式柔性传感器系统。（ZIS）纳米片作为内核传感介质。所提出的基于ZIS的柔性传感器不仅可以感知快速响应（约4毫秒）的光照，还可以以持久的稳定性能监控湿度，这在其他地方尚无报道。第一性原理计算表明，隧穿效应主导了与湿度响应相关的当前模型。该发现通过测量植物蒸腾作用指导了对植物气孔功能的研究。重要的是，在监控期间（> 15天）以肉眼方式记录了脱水条件。这项工作可能有助于建立植物与机器之间的生物界面，以精确地管理植物的健康状况并明智地利用有限的资源。
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