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基于纳米技术的实时监控和评估传感器
土壤健康和质量是维持可持续农业，生态系统稳定和全球粮食安全的关键因素。用于评估土壤特性的常规方法通常是耗时，劳动密集的，并且缺乏实时监控功能。纳米技术已成为一种有前途的方法，用于开发高级传感器，以快速，原位和对土壤健康参数的持续监测。这项全面的综述讨论了基于纳米技术的传感器，用于土壤健康评估，其工作原理，应用，挑战和未来前景的最新进展。我们强调了各种纳米材料的潜力，例如碳纳米管，石墨烯，金属氧化物纳米颗粒和量子点，在制造高度敏感，选择性和强大的土壤传感器中。这些纳米传感器与无线通信技术和数据分析的集成可以实时监测和精确农业实践。此外，我们讨论了在土壤中部署纳米传感器以及对标准化方案和法规的需求的环境和生态含义。本综述为基于纳米技术的传感器的当前最新和未来方向提供了宝贵的见解，以促进土壤健康监测，促进可持续的农业和环境管理。关键字：纳米技术；土壤传感器；土壤健康；精密农业；可持续农业。1。引言1.1土壤健康和优质土壤的重要性是支持植物生长，养分循环，水调节和生物多样性的重要自然资源[1]。健康的土壤对于可持续农业，确保粮食安全和维持生态系统服务至关重要[2]。土壤健康是指土壤作为生命系统，维持动植物生产力，维持水和空气质量以及促进动植物和动物健康的能力[3]。土壤质量是土壤执行特定功能的能力，例如养分保留，浸润和碳固存[4]。评估和监测土壤健康和质量对于在农业管理，环境保护和土地利用计划方面做出明智的决定至关重要[5]。1.2常规土壤评估方法的限制用于评估土壤健康和质量的常规方法取决于土壤样本的实验室分析，土壤样品是耗时，劳动的，并且在特定时间和位置仅提供土壤条件的快照[6]。这些方法通常需要复杂的仪器，熟练的人员，并且对土壤样本具有破坏性[7]。此外，土壤特性的空间和时间变化使得获取代表性样本并实时监测土壤健康的挑战[8]。
全dielectric Short -Wave红外跨表面
短波红外线（SWIR）是基于元图的纳米光谱中电磁频谱的一个不流失的部分，尽管它在传感和成像应用中具有战略意义。这主要归因于缺乏在此范围内量身定制光线与形式相互作用的材料系统。在此处，该限制得到了解决，并在SWIR频率下启用了偏振诱导的偏振诱导的FANO共振控制。该平台由2D SI/GE 0.9 SN 0.1 CORE/SHELL NANOWIRE ARRAY上的硅晶片上的阵列组成。通过调整光极极化，可以表明，由于电动和磁性偶极子竞争中引起的FANO共振，可以对跨表面的反射进行有效的设计。在高索引纳米线阵列中光学诱导的偶极子的干扰是额外的自由度，以量身定制方向散射和光流，同时启用急剧极化的谐振。在纳米传感器中利用了这种固定性，可在周围培养基的折射率上有效检测10-2的变化。
人工智能开发纳米技术
纳米技术 (NT) 与人工智能 (AI) 的融合有望为医学、能源和材料科学等行业带来巨大利益。本研究考察了人工智能驱动的纳米技术发展，强调了人工智能通过加速发现、设计和增长来彻底改变纳米材料和纳米系统创造的潜力。一些潜在的应用包括增强药物输送、用于生物监测的人工智能优化纳米传感器以及用于能源使用的材料特性预测。然而，当前的人工智能系统面临局限性，例如需要强大的数据集和方法来将理论模型与实际验证联系起来。道德考虑包括算法偏差、数据隐私和社会影响。该研究强调了负责任和道德发展、透明的法规和利益相关者沟通的重要性，以确保公平和有益的人工智能驱动的纳米技术融合。要实现这种融合的潜力，需要解决技术挑战和道德问题，同时促进学术跨学科合作和公众参与。这种方法旨在最大限度地发挥 AI-NT 协同作用在各个领域的积极影响。
能源中的功能性和智能纳米材料
收到日期：2023 年 7 月 12 日 修订日期：2023 年 8 月 26 日 接受日期：2023 年 9 月 14 日 发表日期：2023 年 9 月 30 日 摘要 - 纳米技术正在改变能源解决方案；该研究涵盖了功能性和智能纳米材料的最新能源应用。纳米材料用于能量转换、存储、收集和效率。纳米材料改进了太阳能电池、燃料电池和热电装置。它们巨大的表面积和可配置的带隙提高了能量转换性能。锂离子电池、超级电容器等中的纳米材料彻底改变了能源存储。纳米结构电极和纳米复合材料提高了能量密度、循环稳定性和充放电速率。压电和摩擦电纳米发电机可以捕获环境能量用于自供电设备。纳米材料还可以提高能源管理系统的效率。使用纳米材料的智能窗户可以管理光和热传递，从而节省建筑物的能源。纳米传感器通过实时监控和优化能源来提高能源效率。本文还探讨了扩大纳米材料生产和制造规模以用于大规模应用的问题。纳米材料集成到能源设备中需要稳定性、可靠性和安全性。这篇评论文章总结了目前对能源领域功能性和智能纳米材料的研究及其解决全球能源问题的潜力。它有助于学者、工程师和政治家创造可持续和高效的能源解决方案。
纳米技术在园艺中的作用：概述
Akshay Mehta，Alkesh Yadav，Aman Kumar，Kanika和Manish doi：https：//doi.org/10.33545/26174693.2024.v8.i1i.i1i.481摘要纳米型，高级纳米型的造型，并具有较高的造型，并具有较高的构造。 管理。纳米颗粒由于其独特的特性，在作物改善和保护方面提供了创新的解决方案。纳米材料（例如纳米肥料）提高了养分的吸收效率，降低了环境影响并优化了资源利用。同样，纳米药物在害虫和疾病管理中表现出增加的功效，从而减少了对常规化学处理的需求。纳米技术在植物生长调节中也起着关键作用。纳米级输送系统可以控制生长调节器的控制释放，从而促进了植物发育和开花的精确调节。这种目标方法可以提高作物的产量和质量，同时最大程度地减少环境影响。此外，纳米传感器为对环境参数的实时监控做出了贡献，为精确农业提供了宝贵的见解。基于纳米材料的传感器检测土壤水分，养分水平和植物健康的变化，从而及时进行干预以进行最佳的作物管理。尽管有希望的应用，但纳米技术在园艺中的整合仍面临与环境影响，道德考虑和监管框架有关的挑战。解决这些问题对于确保农业中纳米技术的负责任和可持续部署至关重要。纳米技术在园艺中的作用是动态的和广泛的。从增强营养管理到革命性的害虫控制和生长调节，纳米技术具有巨大的潜力，可以推进园艺系统的可持续和有效实践。然而，考虑道德，环境和监管方面，平衡方法至关重要，以利用全部利益，同时减轻园艺中与纳米技术相关的潜在风险。本评论的重点是纳米技术在园艺中的作用。关键词：纳米技术，纳米颗粒，功效，纳米传感器引言全球人口正在稳步增加，在满足全球对当前和未来对食品的需求方面构成了重大挑战。为了应对这一挑战，迫切需要增加农作物的产量，估计表明增加了70％。虽然传统的肥料在支持农民方面发挥了作用，但发现其密集使用会对土壤质量产生不利影响，并对人类健康和环境构成风险。农业部门的发展取决于提高资源效率并明智地采用现代技术。纳米技术是增强农业可持续性，尤其是发展中国家的有前途的途径。纳米结构配方采用有针对性的递送，缓慢/受控的释放和有条件的释放机制，响应生物学需求并可能改变农业系统。nanoferizers，例如Zn，Cu和Fe，解决土壤固定的挑战并优化光合效率。肥料的纳米大小可增强纳米级植物毛孔的养分利用率，从而提高了营养利用效率。纳米颗粒有助于更快的种子发芽，农业产量升高和叶绿素含量改善，从而通过有效吸收来促进植物的生长（Hayat等，2023）[14]。在纳米肥料中发现了纳米技术的显着应用，从而增强了植物的营养吸收能力。研究表明，纳米肥料的使用可提高养分利用效率，减轻土壤毒性，减少过量药物的不良反应，并降低所需治疗的频率（Ditta，2012）[9]。在追求可持续农业时，纳米技术具有巨大的潜力，提供了创新的解决方案来解决粮食生产和环境影响的复杂性（Shilpa等，2022）[34]。
使用X射线散射干涉法
摘要：使用吸附的单链DNA（ssDNA）的单壁碳纳米管（SWCNT）作为传感器进行研究，以研究生物系统，其潜在应用从临床诊断到农业生物技术。唯一的ssDNA序列使SWCNT有选择地响应靶向分析物，例如识别神经调节剂多巴胺等（GT）N -SWCNT。尚不清楚SWCNT表面上的ssDNA构象如何有助于功能，因为观察结果仅限于脱水条件下的计算模型或实验，这与应用纳米传感器的水性生物环境有很大不同。我们通过X射线散射干涉测量法（XSI）来展示一种直接测量SSDNA几何形状的模式，该模式利用了AuNP标签产生的干扰模式，该模式由AuNP标记在SWCNT表面上与SSDNA结合在一起。我们使用XSI来量化两个（GT）N ssDNA低聚物长度（n = 6，15）的不同表面吸附的形态（n = 6，15），它们在多巴胺感应的背景下用于SWCNT，并测量SSDNA构象变化作为离子强度和多巴胺相互作用的功能。我们表明，与更长的（GT）15低聚物相比，较短的低聚物（GT）6沿SWCNT轴（SSDNA间距离为8.6±0.3 nm）采用更周期性的有序环结构（SSDNA间距离为8.6±0.3 nm）（最有可能的5'-5'-5'至14.3±1.1 nm）。在分子识别期间，XSI揭示了多巴胺在SWCNT表面同时引起吸附ssDNA的轴向伸长和径向收缩。■简介我们使用XSI探测聚合物功能化SWCNT的溶液 - 相形态的方法可以应用于感应机制的见解，并为基于纳米粒子的传感器提供了未来的设计策略。
安全应用中用于检测挥发性有机化合物的 Al2O3/ZnO 异质结构传感器
1 基尔基督教阿尔布雷希特大学材料科学系、功能纳米材料系、工程学院，基尔，Kaiserstraße 2，D-24143 基尔，德国 2 摩尔多瓦技术大学计算机、信息学和微电子学院微电子和生物医学工程系纳米技术和纳米传感器中心，168 Stefan cel Mare str.，MD-2004，基希讷乌，摩尔多瓦共和国 3 中佛罗里达大学物理系，佛罗里达州奥兰多 32816-2385，美国 4 利兹大学化学学院，利兹 LS2 9JT，英国 5 石油和能源研究大学（UPES）工程学院物理系，Energy Acres 大楼，Bidholi，德拉敦 248007，北阿坎德邦，印度 6 材料科学系、合成和实际系结构，基尔基督教阿尔布雷希特大学工程学院，基尔，Kaiserstraße 2，D-24143 基尔，德国 7 材料科学系，多组分材料系主任，基尔基督教阿尔布雷希特大学工程学院，基尔，Kaiserstraße 2，D-24143 基尔，德国 8 弗劳恩霍夫硅技术研究所 (ISIT)， Itzehoe, Fraunhoferstraße 1, D- 25524, 德国 9 乌得勒支大学地球科学系，Princetonlaan 8a, 3584 CB 乌得勒支，荷兰 * 通讯作者：O. Lupan 博士教授 ( ollu@tf.uni-kiel.de ; oleg.lupan@mib.utm.md ) 德国基尔大学；摩尔多瓦技术大学，摩尔多瓦； UCF，美国 David Santos-Carballal 博士（d.santos-carballal@leeds.ac.uk）英国利兹大学 L. Kienle 教授（lk@tf.uni-kiel.de）德国基尔大学 R. Adelung 教授（ra@tf.uni-kiel.de）德国基尔大学 A. Vahl 博士（alva@tf.uni-kiel.de）德国基尔大学 S. Hansen 博士（sn@tf.uni-kiel.de）德国基尔大学
无人机改编和对传感器设备的配置，用于实时数字水质测试应用
本报告描述了一个综合水质测试平台的开发，该平台将通过新的Droneport系统技术扩展约翰内斯堡大学（UJ）移动实验室系统。该系统可以为与水质测试方案相关的任务提供各种应用程序，用于评估水中的细菌，化学，金属和其他内容，并扩大其与安全和资源管理监视，映射以及其他定义的空中成像范围有关的任务范围。移动实验室系统提供了多种测试/分析设备和消耗品，以进行现场远程水质测试和分析。嵌入在拟议的移动实验室系统中的无人机技术支持无人机操作，用于使用直接插入水源的测试探针进行数字化测试。无人机操作还将被电容以进行水资源管理范围内定义的所有与摄影测量相关的操作。还将通过绞车安装的通用录音机，实验室对私人云的实验室进行电容，在无人机和实验室之间进行记录，向上/下载数据。UJ参与WRC赞助的无人机适应和对现场的传感器设备的配置，实时数字水质测试应用程序提供了一个渠道，可以在其中实现其目标，以创建集成水质测试平台。这个WRC赞助的项目的标题还简洁地捕获了UJ操作范围。还对适应或安装的绞车系统进行了无人机（UAV）进行研究。另一个严重的动机和考虑是，被驾驶的最前沿和创新技术涉及生物纳米传感器和无人机平台启动的数字探针。The success of the pilot study is contingent on integration of the Stellenbosch University (SUN) digital bacterial probe to Drobotics drone-adapted launch platform configured to relay probe binary data received in real-time from water surface-deployed probes to universal recorders installed and integrated onto the launch platform, further configured to relay data via radio communication in real-time to a command-and-control unit installed in an UJ Mobile Laboratory.进行了与无人机在水资源管理过程中的各种应用中有关的广泛研究和研究。几乎没有与无人机在部署数字探针部署中有关的信息，也没有与使用吊索或绞车/提升系统的启动有关的信息。从无人机平台上唯一记录的数字探针启动涉及无人机下方的多个附加探针，该探针被配置为浮选平台。记录的吊索使用是用于在水收集中发射抽水机以及Sonar Beam设备的部署。因此，操作的范围提出了一个假设，即吊索和/或绞车/提升系统应最适合作为探测水质测试过程中的水源的启动平台。有许多可用的现成无人机调整的绞车/提升机系统，但是，几乎所有配置都以各种配置设计用于从点到点运输包裹/包装。范围需要在运输/启动探针时采用更集成的方法，因为它需要发布/部署，稳定的悬停能力和提升，并涵盖接收和记录的实时数据。在考虑了使用无人机平台进行水资源管理的多个案例研究之后，它决心设计和构建我们自己的集成无人机适应的绞车系统，而不是获取和重新配置通用的现成系统。Drobotics Winch/Hooist系统的设计和配置为启动数字水质测试探针。