Датчик, состоящий из химически модифицированных углеродных нанотрубок, может быть развернут в «умной упаковке», которая предоставит гораздо более точную информацию о безопасности, чем срок годности на упаковке, говорит Тимоти Свагер, профессор химии Джона Д. Макартура в Массачусетском технологическом институте.Он также может сократить количество пищевых отходов. «Люди постоянно выбрасывают вещи, которые, вероятно, неплохие», — говорит Свагер, ведущий автор статьи, описывающей новый датчик, на этой неделе в журнале Angewandte Chemie.Ведущий автор статьи — аспирантка Софи Лю. Другие авторы — бывший лаборант Александр Петти и постдок Грэм Сазама.
Датчик похож на другие устройства из углеродных нанотрубок, разработанные лабораторией Сваджера в последние годы, в том числе датчик, определяющий спелость фруктов. Все эти устройства работают по одному и тому же принципу: углеродные нанотрубки можно химически модифицировать, чтобы их способность переносить электрический ток изменялась в присутствии определенного газа.В этом случае исследователи модифицировали углеродные нанотрубки металлосодержащими соединениями, называемыми металлопорфиринами, которые содержат центральный атом металла, связанный с несколькими азотсодержащими кольцами.
Гемоглобин, переносящий кислород в крови, представляет собой металлопорфирин с железом в качестве центрального атома.
Для этого датчика исследователи использовали металлопорфирин с кобальтом в центре. Металлопорфирины очень хорошо связываются с азотсодержащими соединениями, называемыми аминами.
Особый интерес для исследователей вызвали так называемые биогенные амины, такие как путресцин и кадаверин, которые образуются при разложении мяса.Когда кобальтсодержащий порфирин связывается с любым из этих аминов, он увеличивает электрическое сопротивление углеродной нанотрубки, которое можно легко измерить.«Мы используем эти порфирины для изготовления очень простого устройства, в котором мы прикладываем потенциал к устройству, а затем отслеживаем ток.
Когда устройство обнаруживает амины, которые являются маркерами разлагающегося мяса, ток устройства становится ниже», — говорит Лю. .В этом исследовании исследователи протестировали датчик на четырех типах мяса: свинине, курице, треске и лососе. Они обнаружили, что в холодильнике все четыре типа оставались свежими в течение четырех дней. При отсутствии охлаждения все образцы разлагались, но с разной скоростью.
Есть и другие датчики, которые могут обнаруживать признаки разлагающегося мяса, но обычно это большие и дорогие инструменты, для работы которых требуются специальные знания. «Наше преимущество в том, что это самые дешевые, самые маленькие и простые в изготовлении датчики», — говорит Свагер.Новое устройство также требует очень мало энергии и может быть включено в недавно разработанную лабораторию Сваджера беспроводную платформу, которая позволяет обычному смартфону считывать выходные данные с датчиков углеродных нанотрубок, таких как этот.
Исследователи подали заявку на патент на технологию и надеются получить лицензию на ее коммерческую разработку.