传感器实时检测食物变质并可将信息发送到手机上

传感器实时检测食物变质并可将信息发送到手机上每年，全球生产的所有食品中大约有三分之一被丢失或浪费。这大约是14亿吨（13亿吨）的食物。这不仅使全球经济在金钱上付出代价，而且高达10%的温室气体来自于生产出来但没有被吃掉的食物。再有就是吃了变质的食物，有可能会出现食物中毒。当肉类、鸡肉和鱼类等富含蛋白质的食物开始变质时，它们会产生生物胺，这些有机化合物是食品质量的指标，对人类有潜在的毒性。虽然生物胺是监测食品变质的黄金标准方法，但它们需要用昂贵的、非便携式的仪器进行测量，而且必须由受过培训的人员操作。现在，土耳其Koç大学的研究人员已经开发出一种微小的传感器，可以实时、无线、无需电池地监测食品新鲜度，并将结果发送到智能手机上。该传感器是由一种易于合成的聚合物叠加在电极上制成的，它使用电容传感技术来检测富含蛋白质的食物所产生的生物胺。它重约2克，尺寸为0.3英寸（2平方厘米）。该传感器采用了近场通信（NFC）技术，其芯片与智能手机相联，通过天线实时无线传输测量值。当兼容NFC的智能手机放在传感器附近时，芯片就会接收到足够的能源。研究人员在包装好的鸡胸肉和肋排中测试了他们的传感器，以展示该设备在现实世界中的应用。肉类样品被储存在不同的条件下：冷冻室、冰箱和室温下。三天后，监测室温样品的传感器的电容上升，表明生物胺正在从肉中释放出来，因为它已经变质。研究人员说，这表明该传感器有效地检测到了腐败现象。传感器对不同储存条件下的鸡肉（a）和牛肉（b）样品进行了三天的定期监测。"我们使用在不同存储条件下存储的鸡肉和牛肉样品测试了该传感器，以证明该传感器在现实生活中的应用，"研究人员说。"该传感器呈现出可靠的性能，例如，在三天的测量过程中，通过使用手机的即时传感器读数来预测食品的变质情况。在第三天，与储存在冰柜中的样品相比，室温储存的样品显示出700%的传感器响应变化，这证明了传感器在检测变质方面的操作。"研究人员说，他们的传感器易于使用，制作成本低廉，并能对超市货架上或家中的富含蛋白质的食品进行连续监测。这种设备可以被肉类生产商、供应商、当局和最终客户用来对富含蛋白质的食品进行实时新鲜度/变质监测。此外，研究人员还展示了一种低成本材料的批量制造兼容工艺，这可以产生便携式的、易于操作的设备，在食品安全和食物浪费令人担忧的地方可以引起人们的特别兴趣。该研究发表在《自然-食品》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365029.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365029.htm

研究人员利用钻石量子传感器延长了EV续航里程

研究人员利用钻石量子传感器延长了EV续航里程电动汽车(EV)作为传统汽油内燃机汽车的环保替代品，其受欢迎程度一直在上升。这就引发了针对开发高效EV电池的主要研究工作。然而电动汽车的一个重要低效率则是由对电池电量的不准确估计造成。通过测量电池的电流输出以评估电动车电池的充电状态这种方法被用来计算车辆的剩余驾驶里程的估计值。通常情况下，EV的电池电流可以达到数百安培。然而能够检测这种电流的商业传感器无法测量毫安级的电流的微小变化。这导致了电池电量估算中约10%的不确定性。这意味着，EV的行驶里程可以延长10%。这反过来将减少电池的低效使用。幸运的是，一个科学家团队现在已经想出了一个解决方案。在他们的研究中，他们报告了一种基于钻石量子传感器的检测技术，在测量EV典型的高电流时可以在1%的精度内估计电池电量。来自日本东京工业大学的研究团队由的MutsukoHatano教授领导，他们的研究报告已于今日发表在《ScientificReports》上。“我们开发了对毫安级电流敏感的钻石传感器，其结构紧凑并可以在汽车中实施。此外，我们测量了大范围的电流并在嘈杂的环境中检测到了毫安级的电流，”Hatano教授说道。据悉，研究人员开发了一个使用了两个钻石量子传感器的原型传感器，它们被放置在汽车的母线（输入和输出电流的电气连接点）的两侧。然后他们使用一种叫做“差分检测”的技术消除了两个传感器检测到的共同噪音，只保留实际信号。这反过来使他们能在背景环境噪声中检测到10毫安的小电流。接下来，科学家团队使用两个微波发生器产生的频率的模拟-数字混合控制以在1千兆赫兹的带宽内追踪量子传感器的磁共振频率。这使得大动态范围（检测到的最大电流与最小电流之比）达到±1000A。此外，-40至+85℃的宽工作温度范围被确认为涵盖了常规车辆应用。最后，研究小组在全球统一轻型汽车测试周期(WLTC)驾驶中测试了该原型，这是EV能源消耗的标准测试。该传感器准确地追踪了从-50A到130A的充/放电电流，另外还证明了电池电量估计的准确性在1%以内。那么这些发现有什么意义呢？Hatano教授说道：“将电池使用效率提高10%将使电池重量减轻10%，这将使2030年WW的2000万辆新EV减少3.5%的运行能量和5%的生产能量。而这又相当于在2030年WW交通领域减少0.2%的二氧化碳排放。”我们当然希望这一突破使我们离碳中性社会更近一步！"。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313115.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313115.htm

研究人员开发出可用于医疗传感器等领域的有机光电探测器

研究人员开发出可用于医疗传感器等领域的有机光电探测器研究人员已经开发并展示了新的绿光吸收透明有机光电探测器，它具有高灵敏度并跟CMOS制造方法兼容。将这些新的光电探测器纳入有机-硅混合图像传感器可能对许多应用有用。这些应用包括基于光的心率监测、指纹识别及检测附近物体存在的设备。无论是用于科学相机还是智能手机，今天的大多数成像传感器都是基于CMOS技术和无机光电探测器将光信号转换成电信号。尽管由有机材料制成的光电探测器正在吸引人们的注意，因为它们可以帮助提高灵敏度，如到目前为止，事实证明很难制造出高性能的有机光电探测器。共同领导研究小组、韩国亚洲大学的SungjunPark说道：“要将有机光电探测器纳入大规模生产的CMOS图像传感器中需要易于大规模制造的有机光吸收剂并能完成生动的图像识别以在黑暗中以高帧率产生清晰的图像。我们开发了透明的绿色敏感的有机光电二极管，可以满足这些要求。”研究人员于当地时间8月25日在《Optica》上描述了新的有机光电探测器。另外，他们还通过将透明的绿色吸收有机光电探测器叠加到带有红色和蓝色过滤器的硅光电二极管上创造了一个混合的RGB成像传感器。“由于引入了混合有机缓冲层，这些图像传感器中使用的绿色选择性光吸收有机层大大减少了不同颜色像素之间的串扰，”来自韩国三星高级技术研究所(SAIT)的研究小组共同负责人Kyung-BaePark说道，“这种新设计可以使高性能的有机光电二极管成为用于各种应用的成像模块和光电传感器的主要部件。”更加实用的有机光电探测器大多数有机材料由于对温度敏感而不适合大规模生产。它们要么不能承受用于后处理的高温，要么在中等温度下长期使用时变得不稳定。为了克服这一挑战，科学家们专注于修改光电探测器的缓冲层以提高稳定性、效率和检测性。探测性是衡量一个传感器能够探测到微弱信号的程度。“我们引入了一个浴铜灵(BCP)：C60混合缓冲层作为电子传输层，”SungjunPark说道，“这使有机光电探测器具有特殊的特性，包括更高的效率和极低的暗电流，从而降低了噪音。”这种光电探测器可以放在带有红色和蓝色过滤器的硅光电二极管上以创建一个混合图像传感器。研究人员证明，新的光电探测器表现出跟传统硅光电二极管相当的检测率。探测器在150°C以上的温度下稳定运行2小时，并在85°C下显示出30天的长期运行稳定性。这些光电探测器还表现出良好的色彩表现力。下一步，他们计划定制新的光电探测器和混合图像传感器，用于各种应用，如移动和可穿戴传感器、接近传感器和显示器上的指纹装置。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308849.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308849.htm

无需电池的传感器能对特定声波做出反应

无需电池的传感器能对特定声波做出反应声敏传感器无需外接电源，由特定噪音产生的声波激活从智能手机和玩具到遥控器和手电筒，我们日常使用的许多物品都依赖电池供电。因此，全世界每年有150亿个电池被丢弃，其中许多最终被填埋。苏黎世联邦理工学院（ETHZurich）的研究人员开发出了一种传感器，这种传感器除了声音之外不需要任何电源，对于某些设备来说，扔掉电池可能很快就会成为过去。这项研究的合著者之一约翰-罗伯逊（JohanRobertsson）说："传感器纯粹以机械方式工作，不需要外部能源。它只需利用声波中包含的振动能量即可。"但仅限于特定的声波。研究人员开发的传感器具有被动语音识别功能，每当说出某个单词或产生某种特定的音调或噪音时，传感器就会被激活。发出的声波（而不是其他声波）会使传感器产生足够的振动，从而产生一个微小的电脉冲，打开一个电子设备。传感器原型可以区分"three"和"four"这两个口语单词。由于"four"比"three"产生更多的声能，因此它能引起传感器振动，从而打开一个设备或触发一个后续过程，而说"three"则没有任何影响。由棒材连接的超材料晶格的振动板对声波做出选择性响应这种传感器是一种超材料，是一种经过设计具有自然界中罕见特性的材料。共同通讯作者马克-塞拉-加西亚（MarcSerra-Garcia）说："我们的传感器纯粹由硅组成，既不像传统电子传感器那样含有有毒重金属，也不含任何稀土。"但是，这种传感器的语音识别特性来自于它的结构，而不是它的材质。利用计算机建模和算法，研究人员设计出了传感器的结构，它由相同的硅板（谐振器）组成，硅板之间由像弹簧一样的细条连接。这些弹簧决定了特定的声音是否会使传感器启动。研究人员发现，这种无需电池、由声音供电的传感器有许多潜在应用。例如，它可以用来监测地震和建筑物，记录建筑物地基开裂时发出的特殊声音。或者，它还能检测到气体泄漏时发出的嘶嘶声，并触发警报。他们说，这种传感器还可以应用于医疗领域，比如为耳聋或听力损失患者植入人工耳蜗。目前，每个植入体需要两到三块电池，具体取决于所使用的声音处理器类型。一次性电池可使用30到60小时，但需要经常更换。这种新型传感器也可用于持续测量眼压。眼睛里没有足够的空间容纳带电池的传感器。工业界对零能耗传感器也非常感兴趣。研究人员的目标是在2027年之前推出可靠的传感器原型。较新的迭代产品应能区分多达12个不同的单词，包括"开"、"关"、"上"和"下"等标准指令。而且，与手掌大小的原型相比，研究人员计划让更新版本的传感器只有拇指甲大小或更小。塞拉-加西亚说："如果到那时我们还没有吸引到任何人的兴趣，我们可能会成立自己的新公司。"这项研究发表在《先进功能材料》杂志上。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415063.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415063.htm

钻石量子传感器可更精准监测电动车电池

钻石量子传感器可更精准监测电动车电池东京工业大学研究人员提出了一个解决电动汽车低效的方案。在发表于6日《科学报告》杂志上的研究中，该团队报告了一种基于钻石量子传感器的检测技术，该技术可以在测量电动汽车大电流时，以1%的精确度估计电池电量。电动汽车低效的一个主要原因是对电池电量估计不准，电池的充电状态是基于电池的电流输出来测量的，据此可估计车辆的剩余行驶里程。通常情况下，电动汽车电池的电流可达到数百安培，能够检测到这种电流的商用传感器无法测量毫安级别的电流的微小变化，导致在估计电池电量时约有10%的模糊性，这意味着电动汽车的续航里程可延长10%。此次研究中，该团队使用两个钻石量子传感器制作了一个原型传感器，这两个传感器放置在汽车母线（进出电流的电子接头）的两侧。他们使用了“差分检测”技术，消除了两个传感器检测到的共同噪声，只保留了实际信号，从而能在背景环境噪声中检测到10毫安的小电流。研究团队对两个微波发生器产生的频率进行了模拟—数字混合控制，以在1千兆赫的带宽上追踪量子传感器的磁共振频率。他们发现，磁共振频率可实现±1000安的大动态范围（检测到的最大电流与最小电流之比）。此外，该传感器在-40℃—85℃的宽工作温度范围涵盖一般的车辆应用。最后，该团队对这一原型进行了全球统一轻型车辆测试循环（WLTC）驾驶测试，这是一种电动汽车能耗的标准测试。该传感器准确跟踪了-50安到130安的充放电电流，电池电量估计精度在1%以内。研究人员称：“将电池使用效率提高10%，这将使2030年2000万辆新型电动汽车的运行能耗减少3.5%，生产能耗减少5%。这又相当于2030年全球运输领域二氧化碳排放量减少0.2%。”研究团队表示，希望这一突破能让人类离碳中和社会更近一步。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313269.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313269.htm

新研发的生物传感器让检测脑瘤只需一滴血

新研发的生物传感器让检测脑瘤只需一滴血加拿大研究人员在美国化学会《ACS纳米》上发表论文称，他们已开发出一种生物传感器，可帮助医生从微小的血液样本中精确诊断出脑癌。根据美国国家癌症研究所的数据，脑肿瘤的死亡率很高，5年生存率仅为36%。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1322793.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1322793.htm