Les plantes ne peuvent pas parler quand elles ont soif. Et les signes visuels, tels que les feuilles qui se dessèchent ou brunissent, ne commencent pas tant que la majeure partie de leur eau n'a pas disparu. Pour détecter plus tôt la perte d'eau, Júlia Barbosa et ses collègues, rapportant dans Matériaux appliqués et interfaces ACS, ont créé un capteur portable pour les feuilles des plantes. Le système transmet sans fil les données à une application pour smartphone, permettant une gestion à distance du stress hydrique dans les jardins et les cultures.

Les nouveaux objets connectés ne se limitent plus à de simples podomètres. Certaines montres intelligentes surveillent désormais l'activité électrique du cœur grâce à des électrodes placées sur la peau. Et comme de nombreux appareils peuvent partager sans fil les données collectées, les médecins peuvent suivre et évaluer la santé de leurs patients à distance.

De même, des dispositifs portables pour plantes pourraient aider les agriculteurs et les jardiniers à surveiller à distance la santé de leurs plantes, notamment la teneur en eau de leurs feuilles – un indicateur crucial du métabolisme et du stress hydrique. Auparavant, des chercheurs avaient mis au point des électrodes métalliques à cet effet, mais ces dernières avaient tendance à ne pas rester en place, ce qui réduisait la précision des données. L'équipe de Renato Lima souhaitait donc concevoir une électrode fiable pour le suivi à long terme du stress hydrique des plantes, tout en assurant une bonne tenue.

Les chercheurs ont créé deux types d'électrodes : l'une en nickel déposé selon un motif étroit et ondulé, et l'autre découpée dans du papier partiellement brûlé recouvert d'un film cireux. Lorsque l'équipe a fixé les deux électrodes sur des feuilles de soja détachées avec du ruban adhésif transparent, les électrodes à base de nickel ont mieux fonctionné, produisant des signaux plus importants à mesure que les feuilles séchaient. Ceux en métal ont également adhéré plus fortement au vent, ce qui était probablement dû au fait que la conception mince et sinueuse du film métallique permettait à une plus grande partie du ruban de se connecter à la surface de la feuille.

Ensuite, les chercheurs ont créé un appareil portable avec les électrodes métalliques et l'ont attaché à une plante vivante dans une serre. L'appareil a partagé sans fil des données vers une application pour smartphone et un site Web, et une technique d'apprentissage automatique simple et rapide a réussi à convertir ces données en pourcentage de contenu en eau perdu.

Les chercheurs affirment que la surveillance de la teneur en eau des feuilles peut indirectement fournir des informations sur l'exposition aux ravageurs et aux agents toxiques. Étant donné que l'appareil portable sur les plantes fournit des données fiables à l'intérieur, ils prévoient maintenant de tester les appareils dans les jardins et les cultures extérieurs pour déterminer quand les plantes doivent être arrosées, ce qui pourrait économiser des ressources et augmenter les rendements.

Cependant, Barbosa et ses collègues écrivent dans leur article que cette technologie pourrait également améliorer la sécurité alimentaire et les rendements. « Notre plateforme peut s'avérer cruciale, non seulement pour mieux comprendre les performances des intrants agricoles et accélérer leur commercialisation, mais aussi pour évaluer la toxicité des nanomatériaux en surveillant le développement des plantes en temps réel, contribuant ainsi à la sécurité des nanotechnologies. »

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Barbosa, JA, Freitas, VMS, Vidotto, LHB, Schleder, GR, de Oliveira, RAG, da Rocha, JF, Kubota, LT, Vieira, LCS, Tolentino, HCN, Neckel, IT, Gobbi, AL, Santhiago, M. et Lima, RS (2022) « Électrodes portables biocompatibles sur les feuilles pour la surveillance in situ de la perte d'eau des plantes », Matériaux appliqués et interfaces ACS. https://doi.org/10.1021/acsami.2c02943