Het is al lang bekend dat als bloemen bloeien en fruit rijpt, ze een kleurloos, zoet geurend gas uitstoten dat ethyleen wordt genoemd. De chemici van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben nu een kleine sensor gemaakt die dit gas kan detecteren in concentraties van slechts 15 delen per miljard, wat volgens hen nuttig zou kunnen zijn bij het voorkomen van voedselbederf.
"De sensor, die is gemaakt van half geleidende cilinders die koolstof nanobuizen worden genoemd, zou kunnen worden gebruikt om groenten en fruit te monitoren terwijl ze worden verscheept en opgeslagen, wat helpt om voedselafval te verminderen," zegt Timothy Swager van het MIT en hoofdauteur van de studie die op 18 maart in het tijdschrift ACS Central is gepubliceerd.
"Er is een blijvende behoefte aan beter voedselbeheer en vermindering van voedselverspilling. Mensen die fruit transporteren willen graag weten hoe het gaat tijdens het transport, en of ze maatregelen moeten nemen om ethyleen te beperken terwijl ze versproducten transporteren."
"Er was nog steeds geen goede commerciële sensor voor ethyleen. Om alle soorten versproducten die op lange termijn worden opgeslagen, zoals appelen of aardappelen, te kunnen beheren, willen mensen het ethyleen kunnen meten om te bepalen of het zich in een stase bevindt of dat het aan het rijpen is."
Eerder, in 2012 ontwikkelde het laboratorium van Swager ook al een ethyleensensor met tienduizenden koolstof nanobuizen. Deze sensor kon echter slechts tot 500 delen per miljard aan ethyleen detecteren, en omdat de sensoren koper bevatten, zouden ze uiteindelijk waarschijnlijk door zuurstof worden aangetast en stoppen met werken.
Swager en Fong creëerden daarom een nieuw soort ethyleensensor die ook gebaseerd is op koolstof nanobuizen, maar werkt met een heel ander mechanisme, bekend als Wacker-oxidatie. In plaats van een metaal zoals koper, dat zich direct aan het ethyleen bindt, gebruikten ze een metaalkatalysator, palladium genaamd, die zuurstof aan het ethyleen toevoegt tijdens een proces dat oxidatie wordt genoemd.
Omdat de palladiumkatalysator deze oxidatie uitvoert, krijgt de katalysator tijdelijk elektronen. Palladium geeft deze extra elektronen vervolgens door aan koolstof nanobuizen, waardoor ze beter geleidend zijn. Door de resulterende verandering in de stroomsterkte te meten, kunnen de onderzoekers de aanwezigheid van ethyleen detecteren.
De sensor reageert binnen enkele seconden na blootstelling op ethyleen en als het gas weg is, keert de sensor binnen enkele minuten terug naar zijn basisgeleidingsvermogen.
Bron: sciencedaily.com