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MIT创建微型乙烯传感器 可帮助监测食物变质问题

仪表研发 2020年03月23日 09:01:42 来源:传感器专家网人气:10704
  【仪表网 仪表研发】据外媒报道,麻省理工学院的化学家们创造了一种微型传感器,可以检测乙烯气体,这种气体可以指示水果何时成熟,研究人员们认为这对防止食物变质很有用。
 
  斯瓦格是这项研究的资深作者,该研究发表在《美国化学学会中央科学》杂志上,其他作者包括Darryl Fong(主要作者)、麻省理工学院研究生邵雄(列侬)和访问学者Rafaela Da Silveira Andre。根据麻省理工学院网站上的一篇文章,该传感器可以检测到低至十亿分之十五的乙烯浓度,这种传感器由一种叫做碳纳米管的半导体圆柱体制成,可用于监测水果和蔬菜的运输和储存过程。
 
  斯瓦格(Swager)在文章中说:“人们一直需要更好的食品管理和减少食品浪费。运送水果的人想知道水果在运输过程中的情况,以及运输过程中是否需要采取措施降低乙烯含量。”
 
  研究人员认为,乙烯是大多数植物产生的,它们利用乙烯作为激素来刺激生长、成熟和生命周期的其他关键阶段。在压力下生产和开花会过度产生乙烯,导致它们过早成熟或枯萎。据美国农业部(U.S.Department of Agriculture)估计,美国超市每年因变质而损失约12%的水果和蔬菜。
 
  2012年,斯瓦格的实验室开发了一种乙烯传感器,其中含有数万个碳纳米管阵列。这些碳圆柱体允许电子沿着它们流动,但研究人员添加了铜原子,减缓了电子的流动。当乙烯存在时,它会与铜原子结合,使电子的速度更慢,测量这种减速可以揭示乙烯的含量。但是,这种传感器只能检测到乙烯含量低至每十亿分之500,而且由于传感器含有铜,它们很可能最终被氧气腐蚀而停止工作。
 
  在此基础上,近日斯瓦格创建了一种新型的乙烯传感器,这种传感器也基于碳纳米管,但通过一种完全不同的机制(称为Wacker氧化)工作。他们没有使用直接与乙烯结合的铜之类的金属,而是使用了一种称为钯的金属催化剂,该催化剂在称为氧化的过程中将氧气添加到乙烯中。
 
  为了测试传感器的性能,研究人员将碳纳米管和其他传感器组件放置在玻璃载玻片上。然后他们用它来监测两种花卉康乃馨和紫花向日葵的乙烯产量生成。他们在5天内测量了乙烯的产量,使他们能够追踪乙烯水平与植物开花之间的关系。
 
  在对康乃馨的研究中,研究人员发现,在实验的第一天,乙烯浓度迅速上升,然后不久,一两天内就开花了。紫色桔梗花显示乙烯在第一天开始逐渐增加,并持续到第四天,乙烯开始下降,相应地,花朵的开花期分散了好几天,到实验结束时还没有开花。
 
  研究人员还研究了鲜花附带的植物食物包是否影响乙烯的产生。他们发现,食用这种食物的植物在乙烯产生和开花方面表现出轻微的延迟,但效果并不显著(仅几个小时)。
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