In de afgelopen jaren hebben biologische en biomateriële microcavities en microlasers veel aandacht getrokken vanwege hun potentieel in het volgen, etikettering, biologische detectie, celbarcodering, informatiebeveiliging en anti-Counterfeiting . Maar geen onderzoek heeft zich gericht op het creëren van lasers met behulp van edelle stoffen . Professor Matja Publiced In Avorde Optical. Materialen, het ontwikkelen van een microlasersysteem dat volledig is gemaakt van eetbare stoffen, met succes inbedden van barcodes en sensoren rechtstreeks in voedsel, en het creëren van een nieuw technisch pad voor monitoring van voedselveiligheid . Dit onderzoek verbetert aanzienlijk de traceerbaarheid, veiligheids- en frisheid monitoring van voedsel en medicijnen en biedt een nieuwe technische oplossing voor een nieuwe technische velden, en een nieuwe technische velden, en een nieuwe technische velden, en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische velden, en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische bewerkingen en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische bewerkingen verbeteren en een nieuwe technische bewerkingen en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische bewerkingen en een nieuwe technische bewerkingen en een nieuwe technische velden verbetert, en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische velden en een nieuwe technische velden, en een nieuwe technische velden, wordt verbeterd. Toepassingen .
Hoe maak je eetbare microlasers?
Lasers mainly consist of three components: pump source, gain medium, and resonant cavity. The gain medium is a fluorescent dye that provides optical gain through stimulated emission. The study demonstrated two types of microcavities: whispering gallery mode (WGM) and Fabry-Perot (FP) mode. The microlaser is pumped by an external light Bron, zoals een gepulseerde laser . Wanneer de optische versterking in de holte het optische verlies overschrijdt, bereikt het systeem de laserdrempel en straalt laserlicht uit . edelbare stoffen worden gebruikt als winstmedia in de studie . Ze worden vaak gevonden in voedsel en geneeskunde en worden gebruikt in redelijke hoeveelheden {{7} De subsidie wordt gebruikt in de subsidie. Op geen enkele manier gemodificeerd, dus het visuele uiterlijk, de smaak en de voedingswaarde van het product zijn niet significant gewijzigd en de omgevingswaarde wordt gehandhaafd .
Het onderzoeksteam heeft systematisch goedgekeurde goedgekeurde voedseladditieven gescreend en uiteindelijk verschillende belangrijke laserwinstmaterialen geïdentificeerd:
- Chlorofylfamilie: Uit de studie bleek dat de kwantumopbrengst van chlorofyl-A in zonnebloemolie bereikte 0 . 3, wat voldoende is om laseremissie te ondersteunen . De chlorofylconcentratie kan van nature in olijfolie het lasereffect bereiken zonder de noodzaak van aanvullende stoffen.
- Vitamine B2 (riboflavine): Met een kwantumopbrengst van 0 . 27, presteert het goed in waterige oplossing en biedt het een ideaal lasermedium voor producten op waterbasis.
- Karmijn: Deze traditionele kleurstof van voedsel vertoont goede laserprestaties in een olieachtige omgeving, waardoor het toepassingsbereik is uitgebreid .
Innovatieve laserholte -architectuurontwerp
De keuze van resonant Cavity -materialen is afhankelijk van de configuratie en functie van de microlaser . Meestal moeten deze materialen transparant zijn, en in sommige configuraties moeten ze een hoge refractieve index hebben of reflecterend zijn bij gebruik als een spiegel, dus verschillende oliën, boter, gelatine, gelatine, gelatine, chitosan en dunne zilverbladen kunnen het ontwerp maken van het ontwerp van laser, het ontwerpen van laser en dunne zilverbladen om het ontwerp te maken, het ontwerp van laser en dunne zilverbladen kan worden gebruikt om het ontwerp van laser te maken, het ontwerpen van laser en dunne zilverbladen om het ontwerp van laser te maken. Het onderzoeksteam demonstreerde twee innovatieve architecturen:
Whispering Gallery Mode (WGM): Met behulp van het optische totale interne reflectie-effect van oliedruppeltjes of solide microsferen, heeft WGMS meestal zeer hoge Q-factoren . Het onderzoeksteam heeft lasing bereikt met 2 mm chlorophyll-A of 4 mm Carmine opgelost in zonnebloemolie . voor chlorophyl-doped dutlets, de gemiddelde las met een gemiddelde lasgevallen van een gemiddelde laser. 4.5 μJ and a standard deviation of 0.2 μJ. The minimum droplet size required to achieve lasing is about 35 μm. In addition to pure chlorophyll-A, non-purified chlorophyll mixtures extracted from spinach and even pure olive oil can also emit lasing from oil droplets in Water, maar de lasedrempel is ongeveer drie keer hoger . Olijfolie bevat natuurlijk voldoende chlorofyl om te gebruiken als laser in de vorm van oliedruppeltjes zonder de toevoeging van andere stoffen. WGM -pieken zijn ook waargenomen in het spectrum onder de laseringsdrempel wanneer opgewonden met behulp van een continue golf (CW) laser of een lichtemitterende diode (LED).
Fabry-Perot (FP): A linear cavity consisting of two mirrors with a gain medium between them. The proposed FP edible laser uses edible silver leaves as reflectors, agar or gelatin as structural support, and the space between the mirrors is filled with 2 mM chlorophyll dissolved in sunflower oil or 5 mM riboflavin sodium phosphate dissolved in aqueous solution. When the cavity Gevuld met met chlorofyl gedoteerde zonnebloemolie werd gepompt met een gepulseerde laser, scherpe, even verdeelde pieken verschenen in het emissiespectrum boven de laseringsdrempel energie van 6 μJ, wat de aanwezigheid van lasing in de FP-holte in de FP-holte aangeeft, met een gemiddelde lasdrempel van 5 {8. 9 μj en een standaardafwijking van 0 {9} μj. Lasering werd ook bereikt met behulp van een holte gevuld met riboflavine natriumfosfaat waterige oplossing.
Oncontroleerbare precisie Barcode
Deze studie demonstreert de precisie -informatiecoderingsmogelijkheid van eetbare microlasers . De monodisperse -druppels die zijn bereid door microfluidics hebben een groottevariatiecoëfficiënt van alleen 0 . 2%-0.4%, die nanoscale maatregel Accuracy .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} hebben van elke droplet, kan de grootte van elke droplet zijn Spectroscopie met een fout van slechts 1 . 2 nm . Het onderzoeksteam heeft een 14- bit binair coderingssysteem ontwikkeld dat theoretisch kan genereren 16,384 unieke identificatiecodes . Dit is voldoende om sleutelinformatie te coderen zoals fabrikant, productiedatum, productiedatum, productie -datum, expileer datum, en oorsprong. Vanwege de fysieke beperkingen van het voorbereidingsproces is deze codering fysiek onduidelijk, waardoor de ultieme anti-counterfeiting bescherming voor hoogwaardige producten biedt.
In the actual demonstration, the research team successfully encoded "International Day to Stop Food Waste, April 26, 2017" into canned peaches. The entire coding process only requires 5 μL of sunflower oil, and the energy contribution to 500 mL of product is negligible (only 0.008 kcal/100 mL). After one year of storage, the encoded Informatie kan nog steeds perfect worden gelezen.
Multifunctionele detectiemonitoring voor voedselveiligheid
Naast de anti-counterfeiting-functie vertoont het systeem ook krachtige detectiemogelijkheden, waardoor een realtime bewakingsmethode voor voedselveiligheid biedt:
Nauwkeurige meting van de suikerconcentratie: Met behulp van de gevoeligheid van de WGM -holte voor de brekingsindex van het omliggende medium, wordt de suikerconcentratiemeting met een nauwkeurigheid van 0 {. 2% bereikt, die vergelijkbaar is met de prestaties van commerciële refractometers . Dit is van grote betekenis voor de kwaliteitscontrole van producten zoals wijn en sap.
Dynamische monitoring van de pH -waarde: Door de pH-responsieve uitbreiding van de chitosan-film, de pH-detectie met een nauwkeurigheid van 0 . 05 pH-eenheden wordt bereikt . in het melkversperrendexperiment, de continue verandering van pH-waarde gedurende meerdere dagen met succes gevolgd, met een nieuwe tool voor het voorspellen van de plankleven van de plank van zuivelproducten.
Microbiële groeimetectie: Innovatief gebruik van door voedingsstoffen verrijkte gelatine als een detectiemedium, wanneer het gelatinase geproduceerd door bacteriën de structuur ontleedt, het lasersignaal verdwijnt, intuïtief aangeven aan microbiële besmetting . Dit "zelfvernietigende" sensorconcept opent een nieuwe manier voor een nieuwe manier voor vroege waarschuwing van voedselspoils {}}}}}}}}}}
Indicatie van temperatuurblootstelling: Eetbare vetten met verschillende smeltpunten worden gebruikt om temperatuurgevoelige componenten te maken . Eenmaal blootgesteld aan een temperatuur boven de ingestelde temperatuur, verandert de structuur permanent, waardoor een onomkeerbare opnamemethode voor koeltetransportmonitoring . biedt
Samenvatting en vooruitzichten
Deze studie demonstreerde verschillende eetbare lasers en hun toepassingen bij het verbeteren van voedsel- en medicijnveiligheid . Het was de eerste systematische studie van eetbare laserverf en microavigheden, het aantonen Ook worden toegepast op kwaliteitsvolle tracking en milieubewaking van consumentenproducten zoals cosmetica en landbouwproducten . Tegelijkertijd kan dit concept worden uitgebreid tot biomedische velden zoals medicijncapsules en medische implantaten, die nieuwe tools bieden voor gepersonaliseerde geneeskunde .}
Het enorme potentieel van lasertechnologie op het gebied van voedselveiligheid biedt innovatieve oplossingen voor wereldwijde problemen met voedselveiligheid . Naarmate de technologie verder rijpt, komt er een nieuw tijdperk van "Smart Food" - elk product zal zijn eigen "optische ID -kaart" hebben die niet kan worden gesmeed met realtime gezondheidsmonitoringsmogelijkheden .
