Нанотрубки определят спелость фруктов

Американские инженеры из технологического института Массачусетса разработали простые, недорогие и компактные детекторы, определяющие концентрацию газообразного гормона – этилена, который отвечает за спелость фруктов. В качестве основы для создания прибора были выбраны углеродные нанотрубки, прошедшие специальную обработку. Подробные сведения о работе были опубликованы журнале Angewandte Chemie и на сайте института.

Новый сенсор представлен в виде прибора, который измеряет сопротивление источника тока, проходящего через целую сеть углеродных нанотрубок. Часть приспособления между двумя электродами покрытых позолотой инженеры покрыли небольшим количеством взвеси углеродных нанотрубок, сопротивление которых было взаимосвязано с уровнем концентрации этилена в воздухе. Поскольку этилен является достаточно инертным и простым органическим соединением, ученые добавили этилен к ионами меди, чтобы повысить степень чувствительности нанотрубок к его концентрации.

Дело в том, что углеродные нанотрубки обладают чуткой реакцией в ответ на добавление каких-либо посторонних примесей. При адгезии на нанотрубки комплексов меди, их проводимость сильно падала, однако когда к комплексам примешивали еще и этилен, сопротивление значительно возрастало. Это более интенсивное сопротивление считывалось специальным датчиком, созданным инженерами.

Устройство оказалось очень чувствительным к инертным газам. Добавив немного полистирола в смесь нанотрубок, ученым удалось увеличить уровень чувствительности прибора. В итоге детектор мог улавливать 0,5-1 молекул этилена на один миллион молекул воздуха (0,00005%). При этом концентрация газа во всех фруктах составляет, как правило, около 0,1-1 частиц на миллион.

Новый прибор позволяет следить за созреванием плодов таким образом, чтобы во время перевозки предупредить их порчу или переспевание. Теперь разработчики намерены соединить прибор с бесконтактно считываемой меткой (RFID), и убеждены, что тогда стоимость такого устройства составит не более одного доллара.

Как известно, этилен производится растениями в процессе созревания плодов, увядания соцветий и опадания листьев. Механизм выделения гормона в момент созревания фруктов обладает функцией самоускорения, поскольку ткани растения, сами начинают производить этилен, реагируя на степень концентрации газа. В промышленности некоторые производители обрабатывают фрукты таким газом намеренно для более быстрого созревания.