Недорогой датчик быстро и точно определит зрелость фруктов

Ежегодно большое количество фруктов и овощей выбрасывается из-за чрезмерной спелости. То есть яблоки, бананы, апельсины и пр. перезревают раньше, чем потребители успевают их купить. Бывает так, что фрукты портятся еще на этапе транспортировки. Уменьшить потери можно, отслеживая уровень выделяемого плодами этилена, основного маркера созревания. Поэтому некоторые крупные компании оснащают складские помещения системами контроля, включающими устройства газовой хроматографии или масс-спектроскопии. Но стоимость таких анализаторов очень высока, далеко не все торговые и транспортные фирмы могут их приобрести. Профессор химии Массачусетского технологического института Тимоти Сваджер вместе со своими учениками разработал новый, дешевый и компактный датчик этилена.

Устройство состоит из массива углеродных нанотрубок. Эти трубки служат «магистралями» для потока электронов. При этом внутри трубок имеются своеобразные «лежачие полицейские» — атомы меди. Они в незначительной степени замедляют все электроны. Но когда в воздухе присутствует этилен, он связывается с атомами меди и замедление электронов увеличивается. Замеряя электрическое сопротивление системы, можно с высокой точностью определять концентрацию этилена. Для повышения чувствительности датчика инженеры добавили крошечные капли полистирола, которые поглощают этилен и аккумулируют его в непосредственной близости от нанотрубок. Последний вариант датчика позволяет выявлять этилен в концентрации от 0,5 частей на миллион. В период созревания плодов уровень содержания газа находится в пределах от 0,1 до 1 частей на миллион.

Исследователи испытали свой датчик на нескольких видах фруктов — бананах, авокадо, грушах и апельсинах. Они смогли быстро и точно определить степень спелости плодов. При этом упаковки даже не вскрывались, для проведения анализа достаточно поставить коробку с фруктами на поверхность с датчиком. Профессор Сваджер уже подал заявку, чтобы запатентовать свою разработку. В ближайшее время ученый планирует организовать компанию для коммерциализации технологии. Кроме того, он собирается добавить к датчику чип радиочастотной идентификации (RFID). Таким образом, уровень этилена можно будет легко считывать при помощи мобильных устройств. Общая стоимость системы будет невелика — примерно в 1$ (25 центов за датчик, 75 центов за чип). Энергопотребление также будет крайне мало.