Nhà hóa học từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) hiện đã tạo ra một cảm biến nhỏ có thể phát hiện ethylene ở nồng độ thấp tới 15 phần tỷ, mà họ tin rằng có thể hữu ích trong việc ngăn chặn lãng phí thực phẩm.

Cảm biến, được chế tạo từ các xi lanh bán dẫn gọi là ống nano carbon, có thể được sử dụng để giám sát trái cây và rau quả khi chúng được vận chuyển và lưu trữ, giúp giảm chất thải thực phẩm, Timothy Swager, Giáo sư Hóa học John D. MacArthur tại MIT cho biết.

“Nhu cầu quản lý thực phẩm tốt hơn và giảm chất lãng phí phẩm không ngừng tăng lên”, ông Swager nói. “Những người vận chuyển trái cây trên thế giới muốn biết nó hoạt động như thế nào trong quá trình vận chuyển, và liệu họ có cần thực hiện các biện pháp để giảm ethylene trong khi quá trình vận chuyển nó hay không.

Ngoài vai trò tự nhiên là hoóc-môn thực vật, ethylene còn là hợp chất hữu cơ được sản xuất rộng rãi nhất thế giới và được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như nhựa và quần áo. Một máy dò ethylene cũng có thể hữu ích để theo dõi sản xuất ethylene công nghiệp, các nhà nghiên cứu đề xuất.

“Vẫn chưa có một cảm biến thương mại tốt cho ethylene. Để quản lý bất kỳ loại sản phẩm nào được lưu trữ lâu dài, như táo hoặc khoai tây, mọi người muốn có thể đo hàm lượng ethylene của nó để xác định xem nó đang hỏng hay đang chín”, Swager cho biết.

Swager và đồng nghiệp đã tạo ra một loại cảm biến ethylene mới cũng dựa trên các ống nano carbon nhưng hoạt động theo một cơ chế hoàn toàn khác, được gọi là quá trình oxy hóa Wacker. Thay vì kết hợp một kim loại như đồng liên kết trực tiếp với ethylene, họ đã sử dụng một chất xúc tác kim loại gọi là palladi để thêm oxy vào ethylene trong quá trình gọi là quá trình oxy hóa.

Khi chất xúc tác palladi thực hiện quá trình oxy hóa này, chất xúc tác tạm thời thu được các điện tử. Palladi sau đó chuyển các electron bổ sung này sang ống nano carbon, khiến chúng dẫn điện tốt hơn. Bằng cách đo lường sự thay đổi kết quả trong dòng chảy hiện tại, các nhà nghiên cứu có thể phát hiện sự hiện diện của ethylene.

Cảm biến phản ứng với ethylene trong vòng vài giây tiếp xúc và sau khi hết gas, cảm biến sẽ trở về độ dẫn nhiệt cơ sở trong vòng vài phút.

“Bạn đang chuyển đổi giữa hai trạng thái khác nhau của kim loại và một khi ethylene không còn ở đó nữa, nó sẽ chuyển từ trạng thái giàu điện tạm thời để trở lại trạng thái ban đầu”, theo các nhà nghiên cứu, cho phép họ phát hiện nhanh nhất thời gian can thiệp để ngăn ngừa hư hỏng và giảm lãng phí thực phẩm.