De siste årene har biologiske og biomateriale mikrokaviteter og mikrolasere vekket mye oppmerksomhet på grunn av potensialet deres i sporing, merking, biologisk deteksjon, cellebarkoding, informasjonssikkerhet og anti-Counterfeiting . Publisert noen forskning har imidlertid fokusert på å lage lasere ved bruk av spiselige russtoffer .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Materialer, utvikler et mikrolasersystem laget helt av spiselige stoffer, vellykket innebygging av strekkoder og sensorer direkte i mat, og skaper en ny teknisk vei for overvåking av matsikkerhet . Denne forskningen forbedrer den sporbarhet, sikkerhetsovervåkning av mat og medisiner, og gir en ny teknisk overvåking av mat og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisiner og medisinsk. applikasjoner .
Hvordan lage spiselige mikrolaser?
Lasere består hovedsakelig av tre komponenter: pumpekilde, forsterkningsmedium og resonanshulrom . Forsterkningsmediet er et lysstofffarge som gir optisk forsterkning gjennom stimulert emisjon . Studien demonstrert to typer MicOnyTy: Whispering Gallery Mode (WGM) og Fabry-Perot (FP) Kilde, for eksempel en pulserende laser . Når den optiske forsterkningen i hulrommet overstiger det optiske tapet, når systemet laserterskelen og avgir laserlys . spiselige stoffer er brukt som gevinst og hulrommene i studien {}} {de som er brukt i maten og kulrommene og medisinen som brukes i mat og medisin og medisin {{}}} {{}}}}} {}}}} .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}. Stoffer som brukes er ikke kjemisk modifisert på noen måte, så det visuelle utseendet, smaken og ernæringsverdien av produktet endres ikke signifikant, og dets miljøverdi opprettholdes .
Forskerteamet screenet systematisk godkjente mattilsetningsstoffer og identifiserte til slutt flere viktige laserforsterkningsmaterialer:
- Chlorophyll -familie: Studien fant at kvanteutbyttet av klorofyll-A i solsikkeolje nådde 0 . 3, som er tilstrekkelig til å støtte laserutslipp . Klorofyllkonsentrasjonen som naturlig er i olivenolje kan oppnå lasereffekten uten behov for noen ekstra stoffer.
- Vitamin B2 (riboflavin): Med et kvanteutbytte på 0 . 27 fungerer det bra i vandig løsning og gir et ideelt lasermedium for vannbaserte produkter.
- Carmine: Denne tradisjonelle matfargingen viser god laserytelse i et fet miljø, og utvider applikasjonsområdet .
Innovativ laserhulromsarkitekturdesign
Valget av resonant hulromsmaterialer avhenger av konfigurasjonen og funksjonen til mikrolaser . Vanligvis skal disse materialene være gjennomsiktig Laserhulromsdesign, forskerteamet demonstrerte to innovative arkitekturer:
Whispering Gallery Mode (WGM): Ved å bruke den optiske totale indre refleksjonseffekten av oljedråper eller faste mikrosfærer, har WGM-er vanligvis veldig høye Q-faktorer . Forskerteamet oppnådd lasing ved bruk av 2 mm klorofyll-a eller 4 mm karmin oppløste i solsikkeolje {qoTed}}} for ChlorLll-dopeded den måle olje {qens}}}} for Chlorl-doped i solsikke olje.. Terskel på 4 . 5 μJ og et standardavvik på 0 . 2 μJ . Den minste dråpestørrelsen som kreves for å oppnå lasing er omtrent 35 μm. i tillegg Oldråper i vann, men lasingsterskelen er omtrent tre ganger høyere . olivenolje inneholder naturlig nok klorofyll til å brukes som laser i form av oljedråper uten tilsetning av andre stoffer. WGM -topper er også blitt observert i spekteret under lasingsterskelen når de er begeistret ved bruk av en kontinuerlig bølge (CW) laser eller en lysemitterende diode (LED).
Fabry-Perot (FP): Et lineært hulrom som består av to speil med et forsterkningsmedium mellom dem . Den foreslåtte FP -spiselige laseren bruker spiselige sølvblader som reflekser, agar eller gelatin som strukturell støtte, og rommet mellom speil er fylt med 2 mm kloroppløst oppløsning i solkolje eller 5 MM -ribbavavlavet med 2 mm -kloroppløsning oppløsning i solkror eller 5 MM -ribben med 2 mm kloroppløsning oppløsning i sunflaten eller 5 MM -ribben. Løsning . Da hulrommet fylt med klorofyll-dopet solsikkeolje ble pumpet med en pulserende laser, skarpe, like avstandstoppene dukket opp i emisjonsspekteret over lasing-terskelen, med en standard, med en standard, med en standard, med en standard, med en standard, med en standard, som indikerer tilstedeværelsen av lasing-terskelen, med en standard. Avvik på 0 . 2 μJ. Lasing ble også oppnådd ved bruk av et hulrom fylt med riboflavin -natriumfosfat vandig løsning.
Ukonklart Precision strekkode
Denne studien demonstrerer presisjonsinformasjonskodingsevnen til spiselige mikrolasere . Monodisperse dråper fremstilt av mikrofluidikk har en størrelsesvariasjonskoeffisient på bare 0 .} 2%{}}} Spektroskopi med en feil på bare 1 . 2 nm . Forskerteamet utviklet en 14- bit binær kodingssystem som teoretisk kan generere 16,384 unike identifikasjonskoder . dette er nok til å kode nøkkelinformasjon som produsent informasjon, produksjonsproduksjon, produksjon, produksjon, produksjon, produksjon, produksjon, produksjon. På grunn av de fysiske begrensningene i forberedelsesprosessen, er denne kodingen fysisk uklarbar, noe som gir den ultimate anti-motstandsbeskyttelsen for produkter med høy verdi.
I den faktiske demonstrasjonen kodet forskerteamet med suksess "International Day to Stop Food Waste, 26. april 2017" til hermetiske fersken . Hele kodingsprosessen krever bare 5 μl solsikkeolje, og energibidraget til 500}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}. Informasjon kan fremdeles leses perfekt.
Multifunksjonell sensingovervåking for matsikkerhet
I tillegg til anti-motstandsfunksjonen, demonstrerer systemet også kraftige sensingfunksjoner, og gir en overvåkningsmetode i sanntid for matsikkerhet:
Presis måling av sukkerkonsentrasjon: Ved å bruke følsomheten til WGM -hulrommet for brytningsindeksen til det omkringliggende mediet, oppnås sukkerkonsentrasjonsmålingen med en nøyaktighet på 0 . 2%, som er sammenlignbar med ytelsen til kommersiell oppdateringer . Dette er av stor betydning for kvalitetskontrollen av produkter som vin og juice.
Dynamisk overvåking av pH -verdien: Gjennom den pH-responsive utvidelsen av kitosanfilm oppnås pH-deteksjonen med en nøyaktighet på 0 . 05 pH-enheter . I melkekoblingseksperimentet ble den kontinuerlige endringen av pH-verdien over flere dager sporet, noe som ga et nytt verktøy for å forutsi hylle livet til Dairy-produkter.
Mikrobiell vekstdeteksjon: Innovativ bruk av næringsanriket gelatin som et sensingmedium, når gelatinasen produsert av bakterier dekomponerer strukturen, forsvinner lasersignalet, og intuitivt indikerer mikrobiell forurensning . Dette "selvdestruktive" sensorkonseptet åpner opp en ny måte for tidlig krig av mat {. -konseptet}
Temperatureksponeringsindikasjon: Spiselig fett med forskjellige smeltepunkter brukes til å lage temperaturfølsomme komponenter . Når den er utsatt for en temperatur over den innstilte temperaturen, endres strukturen permanent, og gir en irreversibel registreringsmetode for overvåkning av kaldkjedet transport .
Sammendrag og utsikter
Denne studien demonstrerte flere spiselige lasere og deres anvendelser for å forbedre mat- og medikamentsikkerhet . Det var den første systematiske studien av spiselige laserfargestoffer og mikrokaviteter, og demonstrerte to typer mikrokaviteter: Whispering Gallery Mode og Fabry-Perot Mode Denne teknologien kan også brukes på kvalitetssporing og miljøovervåking av forbrukerprodukter som kosmetikk og landbruksprodukter . Samtidig kan dette konseptet utvides til biomedisinske felt som medikamentkapsler og medisinske implantater, og gir nye verktøy for personlig medisin .
Det enorme potensialet med laserteknologi innen mattrygghet gir innovative løsninger på globale matsikkerhetsproblemer . Når teknologien modnes ytterligere, kommer en ny æra med "smart mat" - hvert produkt vil ha sitt eget "optiske ID -kort" som ikke kan smidd med sanntids helseovervåkningsfunksjoner .
