Mẫu thiết bị mới là sản phẩm do các giáo sư Mohamed Eddaoudi và Khaled Salama tại trường Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST), Ả Rập Saudi chế tạo. Thiết bị được thiết kế để cắm vào đất giống như chốt lều.

Phần tử cảm biến độ ẩm ở đầu dưới của thiết bị được bao phủ trong một màng mỏng làm từ vật liệu tổng hợp được gọi là khung kim loại-hữu cơ (MOF). MOF trước đây được sử dụng trong các ứng dụng như lọc nước, thu giữ cacbon và vắc-xin. MOF có cấu trúc vi mô bên trong giống như chiếc lồng mở cho phép chúng hấp thụ một số loại phân tử nhất định.

Sau khi thử nghiệm nhiều MOF khác nhau, nhóm nghiên cứu tại KAUST đã phát hiện ra rằng loại MOF được gọi là Cr-soc-MOF-1, có ái lực đặc biệt với nước, hấp thu lượng nước gấp đôi trọng lượng của chính nó trong chất lỏng.

Các nhà khoa học đã phủ một màng mỏng vật liệu lên vi cảm biến điện cực giá rẻ, sau đó cắm cảm biến vào đất ẩm. Khi màng hút nước từ đất vào, nước đã thay thế một phần không khí bên trong MOF, làm thay đổi điện dung theo tỷ lệ. Thay đổi đó có thể được phát hiện bởi bộ cảm biến siêu nhỏ, cung cấp kết quả đọc dạng điện tử về độ ẩm của đất.

Cảm biến hoạt động trong cả các mẫu đất mùn và đất sét, cho thấy thời gian phản hồi là khoảng tám phút ở mỗi mẫu. Các kế hoạch hiện yêu cầu tiến hành các thử nghiệm thực tế công nghệ tại hiện trường, sử dụng phiên bản di động của thiết bị.

GS. Salama cho biết: “Chúng tôi dự đoán các cảm biến độ ẩm đất dựa vào MOF sẽ thúc đẩy ra đời công nghệ cảm biến độ ẩm đất thế hệ mới, cung cấp các hệ thống tưới tiêu tự động và chính xác”.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces.