據外媒報道,麻省理工學院的化學家們創造了一種微型傳感器,可以檢測乙烯氣體,這種氣體可以指示水果何時成熟,研究人員們認為這對防止食物變質很有用。
斯瓦格是這項研究的資深作者,該研究發表在《美國化學學會中央科學》雜志上,其他作者包括Darryl Fong(主要作者)、麻省理工學院研究生邵雄(列儂)和訪問學者Rafaela Da Silveira Andre。根據麻省理工學院網站上的一篇文章,該傳感器可以檢測到低至十億分之十五的乙烯濃度,這種傳感器由一種叫做碳納米管的半導體圓柱體制成,可用于監測水果和蔬菜的運輸和儲存過程。
斯瓦格(Swager)在文章中說:“人們一直需要更好的食品管理和減少食品浪費。運送水果的人想知道水果在運輸過程中的情況乙烯傳感器,以及運輸過程中是否需要采取措施降低乙烯含量?!?/p>
研究人員認為,乙烯是大多數植物產生的,它們利用乙烯作為激素來刺激生長、成熟和生命周期的其他關鍵階段。在壓力下生產和開花會過度產生乙烯,導致它們過早成熟或枯萎。據美國農業部(U.S.Department of Agriculture)估計,美國超市每年因變質而損失約12%的水果和蔬菜。
2012年,斯瓦格的實驗室開發了一種乙烯傳感器,其中含有數萬個碳納米管陣列。這些碳圓柱體允許電子沿著它們流動,但研究人員添加了銅原子,減緩了電子的流動。當乙烯存在時,它會與銅原子結合,使電子的速度更慢,測量這種減速可以揭示乙烯的含量。但是,這種傳感器只能檢測到乙烯含量低至每十億分之500,而且由于傳感器含有銅乙烯傳感器,它們很可能最終被氧氣腐蝕而停止工作。
在此基礎上,近日斯瓦格創建了一種新型的乙烯傳感器天然氣報警器,這種傳感器也基于碳納米管,但通過一種完全不同的機制(稱為Wacker氧化)工作。他們沒有使用直接與乙烯結合的銅之類的金屬,而是使用了一種稱為鈀的金屬催化劑,該催化劑在稱為氧化的過程中將氧氣添加到乙烯中。
為了測試傳感器的性能,研究人員將碳納米管和其他傳感器組件放置在玻璃載玻片上。然后他們用它來監測兩種花卉康乃馨和紫花向日葵的乙烯產量生成。他們在5天內測量了乙烯的產量,使他們能夠追蹤乙烯水平與植物開花之間的關系。
在對康乃馨的研究中二氧化碳檢測儀,研究人員發現乙烯傳感器,在實驗的第一天,乙烯濃度迅速上升,然后不久,一兩天內就開花了。紫色桔?;@示乙烯在第一天開始逐漸增加,并持續到第四天,乙烯開始下降,相應地,花朵的開花期分散了好幾天,到實驗結束時還沒有開花。
研究人員還研究了鮮花附帶的植物食物包是否影響乙烯的產生。他們發現,食用這種食物的植物在乙烯產生和開花方面表現出輕微的延遲,但效果并不顯著(僅幾個小時)。
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