6月30日消息,據(jù)外媒報道,NIMS和AIST已開發(fā)出一種小型傳感器,能夠連續(xù)監(jiān)測植物激素乙烯。乙烯氣體可促進(jìn)水果和蔬菜的成熟,但是過度暴露會促使它們腐爛。新型小型傳感器可用于通過連續(xù)檢測乙烯氣體來監(jiān)測水果和蔬菜乙烯傳感器,確保運輸和存儲期間的新鮮度氧氣報警器,并有助于減少食物浪費。
小型、高度靈敏的傳感器,能夠以高選擇性檢測乙烯
乙烯是水果和蔬菜釋放的一種氣體分子,可促進(jìn)植物激素的成熟。新鮮產(chǎn)品可以在收獲后的存儲中通過將乙烯引入存儲設(shè)施進(jìn)行人工催熟。對這些設(shè)施中的乙烯濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測可以使所儲存農(nóng)產(chǎn)品的成熟進(jìn)程更加準(zhǔn)確地估算出來乙烯傳感器,從而實現(xiàn)最佳的運輸和儲存時間表。這種潛在的利益導(dǎo)致對農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中小型、廉價的乙烯傳感器的開發(fā)提出了很高的要求。能夠檢測乙烯的小型傳感器可商購,但是許多傳感器只能在高溫(200-300℃)下運行。此外,由于其高活性表面,使用半導(dǎo)體作為感測材料的市售傳感器可以同時檢測其他氣態(tài)分子(例如乙烯傳感器,酒精和甲烷)。因此,這些現(xiàn)有的傳感器缺乏對乙烯的選擇性敏感性。
在此研究項目中,研究人員開發(fā)了一種小型、高靈敏度的傳感器,能夠以高選擇性檢測乙烯。該傳感器由三部分組成:一種高活性催化劑煤氣報警器,可選擇性地將乙烯轉(zhuǎn)化為乙醛;一種與乙醛反應(yīng)以釋放酸性氣體的試劑;以及一個對酸性氣體非常敏感的SWCNT(單壁碳納米管)電極。當(dāng)分析物空氣通過時,這種高活性催化劑可以將乙烯反復(fù)轉(zhuǎn)化為乙醛。另外,該催化劑可在接近室溫(40℃)的條件下運行,從而使小型傳感器具有較高的能源效率。乙醛與試劑之間的反應(yīng)產(chǎn)生的酸性氣體會從SWCNT半導(dǎo)體中強烈吸收電子,從而改變半導(dǎo)體的電阻。這些特性和機(jī)制使傳感器能夠通過監(jiān)視電阻變化,即使在極低的濃度(0.1ppm)下也能夠選擇性和靈敏地檢測乙烯。該傳感器有望有效監(jiān)測多種類型乙烯的乙烯濃度,儲存新鮮農(nóng)產(chǎn)品。例如,促進(jìn)香蕉和獼猴桃成熟的乙烯濃度分別約為500ppm和10ppm:完全在傳感器的有用靈敏度范圍內(nèi)。
這種小型、節(jié)能、低成本的乙烯傳感器旨在與大數(shù)據(jù)集成和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼容,因此可以作為在日本實踐超智能社會構(gòu)想(學(xué)會5.0倡議)的重要工具。該研究小組正在設(shè)計不同類型的高活性催化劑,以開發(fā)可檢測乙烯以外的氣態(tài)分子的小型傳感器。
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