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MIT的化學家們創造了一種微型感測器,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。

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、成熟和生命週期的其他關鍵階段。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,實驗室開發了一種乙烯感測器,其中含有數萬個碳奈米管陣列。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,這種感測器只能檢測到乙烯含量低至每十億分之500,而且由於感測器含有銅,它們很可能最終被氧氣腐蝕而停止工作。

在此基礎上,近日研究院們建立了一種新型的乙烯感測器,這種感測器也基於碳奈米管,但透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新增到乙烯中。

為了測試感測器的效能,研究人員將碳奈米管和其他感測器元件放置在玻璃載玻片上。然後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係。

在對康乃馨的研究中,研究人員發現,在實驗的第一天,乙烯濃度迅速上升,然後不久,一兩天內就開花了。紫色桔梗花顯示乙烯在第一天開始逐漸增加,並持續到第四天,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,但效果並不顯著(僅幾個小時)。

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