Un laser rapide Probing Méthode Facilite la détermination non-invasive et sans contact des feuilles Propriétés thermiques

L’objectif global de cette procédure est de déterminer les propriétés thermiques des feuilles sans contact. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’agriculture moléculaire sur le contrôle en cours de processus de la croissance et de la santé des plantes. Les principaux avantages de cette technique sont qu’elle est sans contact, rapide et qu’elle n’endommage pas l’échantillon.

Les implications de cette technique s’étendent à l’inspection automatisée des plantations avec un détecteur mobile pour définir l’alimentation et la nutrition plante par plante. Pour commencer la culture des plantes, rincez les blocs de laine minérale avec un à deux litres d’eau désionisée chacun, puis rincez chaque bloc avec un litre d’une solution d’engrais à 0,1 %. Placez une graine de tabac dans chaque bloc et rincez avec 250 millilitres de solution d’engrais, en veillant à ce que la graine ne soit pas emportée.

Cultivez les plantes pendant sept semaines dans une serre ou un phytotron. Une fois que les plantes ont poussé, récoltez des feuilles simples intactes et intactes pour la caractérisation des plantes ou utilisez des plantes intactes. Pour commencer à déterminer l’épaisseur des feuilles, préparer en autoclave 50 millilitres d’une solution d’agarose à 2 % en masse par volume et d’une solution saline tamponnée au phosphate.

Laissez la solution refroidir à 40 degrés Celsius, puis ajoutez la solution dans une boîte de Pétri contenant un échantillon de feuille unique. Refroidissez l’échantillon à quatre degrés Celsius pendant 30 minutes pour solidifier l’agarose et incruster la feuille. Ensuite, à l’aide d’un vibratome, coupez le bloc d’agarose en tranches de 200 micromètres.

Montez cinq sections transversales de feuilles sur une lame de verre avec du cyanoacrylate. À l’aide d’un microscope ou d’un comparateur, déterminez l’épaisseur des zones dépourvues de veines de l’échantillon de feuilles. Utilisez un autre échantillon de feuille unique dans l’eau pour déterminer la densité des feuilles à l’aide d’un pycnomètre.

Ensuite, fixez une autre feuille unique devant le détecteur dans la chambre d’échantillonnage d’un spectrophotomètre UV-Vis. Dans le logiciel du spectrophotomètre, sélectionnez un spectre de 900 à 1 600 nanomètres. Effectuez le balayage et enregistrez la valeur de transmission en fonction de la courbe spectrale.

Ensuite, fixez la feuille derrière le détecteur et répétez le balayage. Déterminez la valeur de réflexion à partir de la courbe spectrale. Obtenir des mesures de transmission et de réflexion à partir d’au moins trois échantillons de feuilles.

Pour commencer, montez un laser à diode proche IR à barre unique couplé à une fibre de 1 550 nanomètres dans le cône. Fixez ensuite une lentille biconvexe avec une distance focale de 25,4 millimètres à l’extrémité du cône. Fixez un cône de 25,4 millimètres de diamètre avec un support en acier inoxydable à un support de laboratoire.

Placez un filtre à densité neutre avec une densité optique de 1,0 dans une plaque de céramique de 22 millimètres d’épaisseur au-dessus du censeur pour atténuer le faisceau laser. Montez un capteur de puissance à photodiode à 354 millimètres sous le bas de l’objectif. Connectez le capteur de puissance à photodiode à un oscilloscope.

Fixez un cadre de 10 centimètres sur 10 centimètres avec une zone d’exposition d’échantillon de six centimètres sur six centimètres à 308 millimètres sous l’objectif. Montez le détecteur à 135 millimètres au-dessus de l’atténuateur en céramique. Connectez un détecteur proche infrarouge à un ordinateur et préparez le logiciel.

Placez une plaque absorbante sur la feuille et allumez le laser. Ajustez l’angle du détecteur à 45 degrés par rapport au faisceau laser. Continuez à régler l’angle et la hauteur du détecteur jusqu’à ce que la lecture de température maximale soit observée.

Dans le logiciel de contrôle laser, sélectionnez contrôle de puissance. Réglez la puissance laser de sortie sur cinq watts et la durée de l’impulsion sur 0,5 seconde. Pour commencer les mesures, apportez une plante entière à l’appareil de mesure ou récoltez des feuilles entières et intactes.

Montez immédiatement l’échantillon de feuille dans le cadre, en prenant soin de ne pas endommager la feuille. Ne laissez pas la feuille entrer en contact avec l’atténuateur en céramique. Dans le logiciel proche infrarouge, démarrez une nouvelle mesure de 60 secondes.

Enregistrez le profil de température de référence pendant 10 secondes avant d’activer une seule impulsion laser de 0,5 seconde. Continuez à enregistrer les données pendant les 49,5 secondes restantes. Une fois la mesure terminée, cliquez sur le bouton d’arrêt au-dessus du profil thermique, puis enregistrez le profil.

Exportez les données brutes de temps et de température sous forme de fichier point dat pour une analyse plus approfondie. Ensuite, dans le logiciel de l’oscilloscope, déterminez les hauteurs de flanc dans le profil de tension, qui ont été automatiquement collectées lors de l’impulsion laser. Répétez la mesure du profil de température avec une seule impulsion laser de 0,5 seconde pour chaque échantillon.

Répétez ensuite la mesure du signal laser sans échantillon de feuille comme référence. Déterminez les hauteurs de flanc à partir de ce profil de tension et calculez les valeurs de transmission pour chaque échantillon. Utilisez un tableur pour calculer et représenter graphiquement la capacité thermique spécifique et la conductivité thermique des échantillons.

Des échantillons de feuilles uniques des espèces végétales Nicotiana tabacum, connue sous le nom de tabac, et Nicotiana benthamiana ont été analysés avec cette méthode. Les deux espèces ont montré une augmentation rapide de la température maximale en moins d’une seconde en réponse à l’impulsion laser, suivie d’une diminution exponentielle de la température ambiante. Les valeurs spécifiques de capacité thermique et de conductivité thermique ont été calculées pour les deux espèces à partir de feuilles prélevées au bas, au milieu et au haut de la plante.

Une augmentation de la conductivité thermique pour les feuilles plus haut dans la plante a été observée pour les deux espèces, mais Nicotiana tabacum a montré une tendance inverse de la capacité thermique spécifique. Aucune corrélation entre la durée de culture et la conductivité thermique n’a été observée chez Nicotiana tabacum. De plus, aucune corrélation entre les conditions de culture et les propriétés thermiques n’a été observée chez Nicotiana benthamiana.

L’effet de variables individuelles sur la capacité thermique spécifique et la conductivité thermique a été examiné. La conductivité thermique de Nicotiana benthamiana était très sensible à la température ambiante. La capacité thermique spécifique n’était significativement sensible à aucun des paramètres impliqués dans son calcul.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en quelques minutes par échantillon si elle est correctement exécutée. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de monter correctement la feuille à la précision donnée pour garantir des mesures de haute qualité et des résultats reproductibles. Suite à cette procédure, d’autres méthodes telles que les mesures de fluorescence peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires telles que l’expression des protéines recombinantes.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la biotechnologie végétale pour explorer la croissance des plantes chez les espèces de Nikitana. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de déterminer la capacité thermique spécifique et la conductivité thermique des feuilles de manière sans contact et non destructive. N’oubliez pas que travailler avec des lasers peut être dangereux pour vos yeux et que des précautions telles que le port de lunettes de sécurité appropriées doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.