植物葉の水分をリアルタイム測定するセンサー開発(Plants Need Water? Breakthrough Sensor Measures Leaf Hydration in Real Time)

2026-03-30 テキサス大学オースチン校

米テキサス大学オースティン校の研究チームは、植物の葉の水分状態をリアルタイムで測定できる新型センサーを開発した。このセンサーは葉に直接装着でき、従来困難だった水分変化を連続的かつ高精度に取得可能にする。これにより植物が水ストレスを受ける前に状態を把握でき、農業における灌漑の最適化や水資源管理の効率化が期待される。また、気候変動による干ばつ対策や作物生産の安定化にも寄与する可能性がある。植物の生理状態を可視化する技術として、持続可能な農業への応用が注目される。

植物葉の水分をリアルタイム測定するセンサー開発(Plants Need Water? Breakthrough Sensor Measures Leaf Hydration in Real Time)

The electronic tattoo uses hyperflexible and sustainable material graphene to track hydration levels.

<関連情報>

植物の水分状態をモニタリングするためのグラフェン内蔵型センサーコンピューティングデバイス Graphene In-Sensor Compute Device for Plant Hydration Monitoring

Utkarsh Misra,Philip Varkey,Ning Liu,Samuel Liu,Maya Borowicz,Benjamin K. Keitz,Ashley M. Matheny,Dmitry Kireev,Deji Akinwande,and Jean Anne C. Incorvia

Nano Letters  Published: February 16, 2026

DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c05507

Abstract

Analog sensing devices that exhibit artificial synaptic behavior offer a promising path toward scalable and energy-efficient environmental sensing. In this work, we report graphene-based, leaf-gated in-sensor compute devices for plant hydration monitoring that are capable of both hydration sensing and synapse-like conductance modulation. These devices measure plant water content through trends in channel conductance while simultaneously encoding memory-like states in response to electrical stimulation. Conductance changes track hydration-dependent ion mobility in the leaf with higher (lower) updates in hydrated (dehydrated) states. Devices show linear potentiation and depression and short-term memory retention, supporting their suitability for neuromorphic edge applications. When deployed on Monstera leaves, the devices maintain ultralow power operation (23 aJ/μS write energy/conductance update and 0.23 μW read power) and minimal weight (9 mg) and cause no disruption to plant physiology. By integration of computation and sensing into a single biocompatible platform, this approach minimizes data transmission requirements and enables real-time, long-term hydration monitoring.

1202農芸化学
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