Researchers at MIT have developed a sensor to monitor the plant hormone
ethylene to determine when fruits and vegetables are about to spoil. Researchers at MIT have developed a sensor to
monitor the plant hormone ethylene to determine when fruits and vegetables are
about to spoil.


“Ethylene
is a big part of how nature regulates itself,” says Timothy Swager, John D. MacArthur
professor of chemistry at MIT and lead author of the study, which is published
in ACS Central Science. “It causes fruit
to ripen, can cause trees to lose their leaves, triggers the blooming of
flowers, and can be used to prevent potatoes from sprouting. Basically, it is
the most important gas for ag and food. There are no commercial sensors that
can reliably detect ethylene in a distributed manner that is needed.”


The
new sensor is composed of carbon nanotubes and a metal catalyst called
palladium, which, upon interaction with ethylene, undergoes a process called
Wacker oxidation. Through this process, palladium temporarily gains electrons
that it passes to the carbon nanotubes, filling up the empty holes in the
electronic structures and making them more conductive. By measuring the
resulting change in current flow, the researchers can detect the presence of
ethylene. And, as Swager explains, “the catalyst is reoxidized by air and also
requires water, so it works well in the environments needed.” 


In
a real-world situation, the sensor can be used in shipping containers to make
decisions about to which destination each crate should go. For instance, if the
ethylene emissions in one crate of produce show that it has a shorter shelf
life than others, it can be delivered to a closer destination. Grocers can also
use the sensor to evaluate the materials coming into their stores, monitor
produce, and revise pricing according to shelf life. And at home, an individual
could have a sensor in their refrigerator that alerts them to consume produce
when it begins to get too ripe.


The
technology developed by MIT’s ethylene research is now licensed to C2 Sense, which is developing several
sensors. “Given that there are no [working] ethylene sensors on the market, it
will take some time to create the demand, which will be important to drive this
phase of the development,” Swager says.




When
the sensors are commercially available, they may be able to help reduce food
waste at home, in stores, and throughout the food supply chain.




हिंदी में




एमआईटी के शोधकर्ताओं ने फलों और सब्जियों को खराब करने के बारे में निर्धारित करने के लिए संयंत्र हार्मोन एथिलीन की निगरानी के लिए एक सेंसर विकसित किया है।


एमआईटी के शोधकर्ताओं ने फलों और सब्जियों को खराब करने के बारे में निर्धारित करने के लिए संयंत्र हार्मोन एथिलीन की निगरानी के लिए एक सेंसर विकसित किया है।


"एथिलीन, प्रकृति का एक बड़ा हिस्सा है कि प्रकृति खुद को कैसे नियंत्रित करती है," टिमोथी स्विगर, एमआईटी में जॉन डी। मैकआर्थर केमिस्ट्री के प्रोफेसर और अध्ययन के प्रमुख लेखक कहते हैं, जो एसीएस सेंट्रल साइंस में प्रकाशित हुआ है। "यह फल पकने का कारण बनता है, पेड़ों को अपनी पत्तियों को खोने का कारण बन सकता है, फूलों के खिलने को ट्रिगर करता है, और आलू को अंकुरित होने से रोकने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। मूल रूप से, यह एजी और भोजन के लिए सबसे महत्वपूर्ण गैस है। ऐसे कोई भी व्यावसायिक सेंसर नहीं हैं जो किसी वितरित तरीके से एथिलीन का पता लगा सकें।


नया सेंसर कार्बन नैनोट्यूब से बना है और पैलेडियम नामक एक धातु उत्प्रेरक है, जो एथिलीन के साथ बातचीत करने पर, वेकर ऑक्सीकरण नामक एक प्रक्रिया से गुजरता है। इस प्रक्रिया के माध्यम से, पैलेडियम अस्थायी रूप से इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है जो कार्बन नैनोट्यूब से गुजरता है, इलेक्ट्रॉनिक संरचनाओं में खाली छिद्रों को भरता है और उन्हें अधिक प्रवाहकीय बनाता है। वर्तमान प्रवाह में परिणामी परिवर्तन को मापकर, शोधकर्ता एथिलीन की उपस्थिति का पता लगा सकते हैं। और, जैसा कि स्वैगर बताते हैं, "उत्प्रेरक को हवा से पुनः प्राप्त किया जाता है और पानी की भी आवश्यकता होती है, इसलिए यह आवश्यक वातावरण में अच्छी तरह से काम करता है।"


एक वास्तविक दुनिया की स्थिति में, सेंसर का उपयोग शिपिंग कंटेनरों में किया जा सकता है ताकि यह तय किया जा सके कि प्रत्येक टोकरा किस गंतव्य पर जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि उत्पादन के एक टोकरे में एथिलीन उत्सर्जन से पता चलता है कि इसमें दूसरों की तुलना में कम शैल्फ जीवन है, तो इसे एक करीबी गंतव्य तक पहुंचाया जा सकता है। ग्रॉसर्स अपने स्टोर में आने वाली सामग्रियों का मूल्यांकन करने, उत्पादन की निगरानी करने और शेल्फ जीवन के अनुसार मूल्य निर्धारण को संशोधित करने के लिए सेंसर का भी उपयोग कर सकते हैं। और घर पर, एक व्यक्ति के रेफ्रिजरेटर में एक सेंसर हो सकता है जो उन्हें उत्पादन करने के लिए उपभोग करने के लिए सचेत करता है जब यह बहुत परिपक्व होने लगता है।


MIT के एथिलीन अनुसंधान द्वारा विकसित तकनीक अब C2 Sense को लाइसेंस प्राप्त है, जो कई सेंसर विकसित कर रही है। "यह देखते हुए कि बाजार में कोई भी" कामकाजी] एथिलीन सेंसर नहीं हैं, मांग को बनाने में कुछ समय लगेगा, जो विकास के इस चरण को चलाने के लिए महत्वपूर्ण होगा, "स्वैगर कहते हैं।


जब सेंसर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध होते हैं, तो वे घर में, दुकानों में और खाद्य आपूर्ति श्रृंखला में भोजन की बर्बादी को कम करने में मदद कर सकते हैं।