2020年6月30
年来和产业技术开发出了一种小型传感器能够连续监测植物激素乙烯。乙烯气体促进成熟水果和蔬菜,但过度暴露促进他们腐烂。新的小型传感器可用于监测水果和蔬菜通过不断检测乙烯气体,在运输和储存期间确保新鲜,帮助减少食物浪费。
乙烯是一种气态分子发布的水果和蔬菜作为ripening-promoting植物激素。新鲜农产品采后存储通过引入乙烯可以人工催熟成储存设施。乙烯浓度的持续监控这些设施可能允许存储的成熟发展产生更准确地估计,使最优运输和储存计划。这种潜在利益导致了发展的高需求小,便宜的乙烯传感器从农业和食品行业。小型传感器能够检测乙烯是商用,但他们中的许多人只能在高温(200 ~ 300℃)。除此之外,商用传感器使用半导体作为传感材料可以检测其他气体分子(例如,酒精和甲烷),同时由于其高活性表面。这些现有的传感器因此缺乏选择性对乙烯的敏感性。
在本研究项目中,我们开发了一个小型的,高度敏感的传感器能够检测乙烯的选择性。这个传感器包括三个部分:一个高度活跃的催化剂,选择性地将乙烯转化为乙醛,试剂,与乙醛反应释放酸性气体和SWCNT(单壁碳纳米管)电极对酸性气体很敏感(图)。这种高活性催化剂可以重复乙烯转化为乙醛analyte-air穿过它。此外,催化剂可以在室温附近(40℃),使小型传感器能源效率。产生的酸性气体与乙醛反应试剂强烈撤回从SWCNT半导体电子,半导体的电阻变化。这些特征和机制使传感器选择性和敏感检测乙烯即使在极低的浓度(0.1 ppm)通过监测电阻的变化。这个传感器将有效地监测乙烯浓度对于许多类型的新鲜农产品在存储。例如,乙烯浓度,促进成熟香蕉和猕猴桃的大约500 ppm和10 ppm,分别为:在传感器的有用的灵敏度范围。
这个小,节能,低成本的乙烯传感器被设计成与大数据集成和网络系统兼容,因此可能作为重要工具把日本的超级智能社会的愿景(社会5.0倡议)付诸实践在农业和食品行业。这个研究小组设计不同类型的高活性催化剂开发的小型传感器可以检测气体分子乙烯。
这个项目是由一个研究小组由Shinsuke石原(主要研究员,国际材料Nanoarchitectonics中心”,Dachao香港中心是以“跨学科研究”(研究员,催化化学)和其他研究人员在产业技术纳米材料研究所和印度科技学院的大市场。
这项研究发表在在线的版本ACS的传感器美国化学学会杂志》,2020年5月11日,东部标准时间。
来源:https://www.nims.go.jp/eng/