In den letzten Jahren haben biologische und biomaterialische Mikrokavitäten und Mikrolaser aufgrund ihres Potenzials für die Verfolgung, Kennzeichnung, die biologische Erkennung, die Zell-Barcodierung, die Informationssicherheit und die Antikounterfitching {.}}}}}}}} kürzlich die Schaffung von Lasern mit SLOVENSIA}}}}}}}}}}}}}}}}. Optical Materials, developing a microlaser system made entirely of edible substances, successfully embedding barcodes and sensors directly into food, and creating a new technical path for food safety monitoring. This research significantly enhances the traceability, safety and freshness monitoring of food and medicines as well as non-edible products, and provides a new technical solution for environmental monitoring, pharmaceutical fields and biomedical Anwendungen .
Wie mache ich essbare Mikrolaser?
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 Quelle, wie ein gepulster Laser . Wenn der optische Gewinn in der Hohlraum den optischen Verlust überschreitet, erreicht das System den Laserschwellenwert und emittiert Laserlicht. Die verwendeten Substanzen werden in keiner Weise chemisch modifiziert, so
Das Forschungsteam hat systematisch zugelassene Lebensmittelzusatzstoffe systematisch überprüft und schließlich mehrere wichtige Materialien für Lasergewinn -Materialien identifiziert:
- Chlorophyllfamilie: Die Studie ergab, dass die Quantenausbeute von Chlorophyll-a in Sonnenblumenöl 0 . 3 erreichte, was ausreicht, um die Laseremission zu unterstützen.
- Vitamin B2 (Riboflavin): Mit einer Quantenausbeute von 0 . 27 funktioniert es in wässriger Lösung gut und bietet ein ideales Lasermedium für Produkte auf Wasserbasis.
- Karminrot: Diese traditionelle Lebensmittelfärbung zeigt eine gute Laserleistung in einer öligen Umgebung und erweitert den Anwendungsbereich .
Innovatives Design der Laserhohlraumarchitektur
Die Auswahl der Resonanzhohlraummaterialien hängt von der Konfiguration und Funktion des Mikrolasers . normalerweise ab, normalerweise sollten diese Materialien transparent sein, und in einigen Konfigurationen müssen sie einen hohen refraktiven Index haben oder reflektierend sein, wenn sie als Spiegel verwendet werden, sodass verschiedene Öle, Butter, Agar, Gelatin, Chitos verwendet werden. Das Forschungsteam zeigte zwei innovative Architekturen:
Whispering Gallery -Modus (WGM): Unter Verwendung des optischen Gesamtzahl der internen Reflexionseffekte von Öltröpfchen oder festen Mikrokugeln haben WGMs normalerweise sehr hohe Q-Faktoren . Das Forschungsteam hat Lasing mit 2 mM Chlorophyll-a oder 4 mm Carmin-Karmin-Karmin-Faktor-Faktor-Faktor-Faktor-Faktor-Faktor-Faktor-Faktor-Faktor-Faktor mit einem durchschnittlichen und durchschnittlichen Faktor mit ADAVORPHOPS-Doped-Faktor-Faktor erreicht. 4 . 5 μj und eine Standardabweichung von 0 . 2 μj . Die minimale Tröpfchengröße, die zum Erreichen von Lasings erforderlich ist Wasser, aber der Laserschwellenwert ist ungefähr dreimal höher . Olivenöl enthält natürlich genug Chlorophyll, um als Laser in Form von Öltröpfchen ohne andere Substanzen verwendet zu werden. WGM -Peaks wurden auch im Spektrum unterhalb der Laserschwelle beobachtet, wenn sie mit einem kontinuierlichen Wellenlaser (CW) oder einer leichten Diode (LED) angeregt wurden.
Fabry-Perot (FP): Eine lineare Hohlraum, die aus zwei Spiegeln mit einem Verstärkungsmedium zwischen ihnen besteht. . Der vorgeschlagene FP -essbare Laser verwendet essbare Silberblätter als Reflektoren, Agar oder Gelatine als strukturelle Unterstützung, und der Raum zwischen den Spiegeln ist mit 2 mm Chlorophylls gefüllt, das in einem Sonnenblütenöl gelöst wurde. Gefüllt mit Chlorophyll-dotiertem Sonnenblumenöl wurde mit einem gepulsten Laser gepumpt, scharfe, ebenso verteilte Peaks erschienen im Emissionsspektrum über der Laserschwellenenergie von 6 μJ, was auf das Vorhandensein von Lasing in der FP-Kavität mit einer durchschnittlichen Lasing-Schwelle von 5 {{.}}}}} 9 μl und einer Standardabweichung von 0 {{{.} und einer Standardabweichung von 0 {{. und einer Standardableitung von 0 {{{{{{}}} 9 μj und einer Standardableitung von 0 erschien. Lasing wurde auch unter Verwendung eines Hohlraums erreicht, das mit Riboflavin -Natriumphosphat -wässriger Lösung gefüllt war.
Unbekannte Präzisions -Barcode
Diese Studie zeigt die Präzisionsinformationen, die essbare Mikrolaser codieren. Spektroskopie mit einem Fehler von nur 1 . 2 nm . Das Forschungsteam entwickelte ein 14- Bit -Bitary -Codierungssystem, das theoretisch 16.384 eindeutige Identifikationscodes . generieren kann. Aufgrund der physikalischen Einschränkungen des Vorbereitungsprozesses ist diese Kodierung physikalisch nicht nicht und bietet den ultimativen Schutz der Antikounterfiting für hochwertige Produkte.
In der tatsächlichen Demonstration kodierte das Forschungsteam erfolgreich "International Day to stoppen Lebensmittelabfälle, 26. April 2017" in Dosenpfirsiche . Der gesamte Codierungsprozess erfordert nur 5 μl Sonnenblumenöl, und der Energiebeitrag zu 500 ml Produkt ist vernachlässigbar (nur 0 . 008 kcal/100 ml). Informationen können immer noch perfekt gelesen werden.
Multifunktionale Erfassungsüberwachung für Lebensmittelsicherheit
Zusätzlich zur Antikounterfiting-Funktion zeigt das System auch leistungsstarke Erfassungsfunktionen und bietet eine Echtzeitüberwachungsmethode für die Lebensmittelsicherheit:
Präzise Messung der Zuckerkonzentration: Unter Verwendung der Empfindlichkeit des WGM -Hohlraums gegenüber dem Brechungsindex des umgebenden Mediums wird die Zuckerkonzentrationsmessung mit einer Genauigkeit von 0 . 2% erreicht, was mit der Leistung kommerzieller Refraktometer {. vergleichbar ist. Dies ist von großer Bedeutung für die Qualitätskontrolle wie Wein und Juice.
Dynamische Überwachung des pH -Werts: Durch die pH-responsive Erweiterung des Chitosan-Films wird die pH-Erkennung mit einer Genauigkeit von 0 . 05 pH-Einheiten im Milchverderbnis erreicht, der kontinuierliche Veränderung des pH-Werts über mehrere Tage erfolgreich verfolgt und ein neues Werkzeug für die Vorhersage der Shelf-Lebensdauer der Milchprodukte bietet.
Mikrobieller Wachstumserkennung: Innovative use of nutrient-enriched gelatin as a sensing medium, when the gelatinase produced by bacteria decomposes the structure, the laser signal disappears, intuitively indicating microbial contamination. This "self-destructive" sensor concept opens up a new way for early warning of food spoilage.
Temperaturexpositionsanzeige: Essbare Fette mit unterschiedlichen Schmelzpunkten werden verwendet, um temperaturempfindliche Komponenten zu erstellen.
Zusammenfassung und Ausblick
This study demonstrated several edible lasers and their applications in enhancing food and drug safety. It was the first systematic study of edible laser dyes and microcavities, demonstrating two types of microcavities: whispering gallery mode and Fabry-Perot mode, verifying the excellent performance of edible microlasers as sensors and barcodes. The research team pointed out that in addition to food, this technology Kann auch auf Qualitätsverfolgung und Umweltüberwachung von Konsumgütern wie Kosmetik und landwirtschaftlichen Produkten . gleichzeitig angewendet werden, kann dieses Konzept auf biomedizinische Bereiche wie Arzneimittelkapseln und medizinische Implantate ausgeweitet werden, die neue Werkzeuge für personalisierte Medizin .}}}}}}}}}}}}}}}}. erweitert werden.
Das enorme Potenzial der Lasertechnologie im Bereich der Lebensmittelsicherheit bietet innovative Lösungen für globale Probleme mit der Lebensmittelsicherheit. . Wenn die Technologie weiter reift, wird eine neue Ära von "intelligenten Lebensmitteln" vorhanden - jedes Produkt hat seine eigene "optische ID -Karte", die nicht mit Echtzeit -Fähigkeiten zur Überwachung der Gesundheitsüberwachung von Echtzeit geschmiedet werden kann.
