В последние годы биологические и биоматериальные микрокавитения и микролазеры привлекли большое внимание из-за их потенциала в отслеживании, маркировке, биологическом обнаружении, штрих-штрих-штрих, информационной безопасности и антисвязанном подделе . Однако никакие исследования не были сосредоточены на создании лазеров с использованием экологически чистых веществ {2} optacer, что они. 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 Приложения .
Как сделать съедобные микролазеры?
Лазеры в основном состоят из трех компонентов: источник насоса, среда усиления и резонансная полость . Усиная среда представляет собой флуоресцентный краситель, который обеспечивает оптическое усиление через стимулированную эмиссию . Исследование продемонстрировало два типа микрокавара: 3-й режим намокана {3} {3} {3} {3} {3} {3 {3 {3 {3 {3 {3-й режим Gallery Iserer ISERER ISERER ISERER ISER ISER ISER ISER ISER ISER ISER ISERER ISERER ISER ISERER ISER ISERER ISER ISER ISERER ISERER-ISEREREMER-PEMROT (FP) {3} Источник, такой как импульсный лазер ., когда оптическое усиление в полости превышает оптическую потерю, система достигает лазерного порога и излучает лазерный свет . Съедобные вещества используются в качестве приобретенных средств и полостей в исследовании . Они общеприняты и используются в разумных квансах .}}}}}} Используемые вещества никоим образом не модифицируются, поэтому визуальный внешний вид, вкус и питательная ценность продукта существенно не изменяются, и его экологическая ценность сохраняется .
Исследовательская группа систематически проверяла утвержденные пищевые добавки и, наконец, определила несколько ключевых материалов для усиления лазера:
- Семья хлорофилла: Исследование показало, что квантовый выход хлорофилла-а в подсолнечном масле достиг 0 . 3, что достаточно для поддержки лазерного излучения . концентрация хлорофилла, естественным образом, содержащуюся в оливковом масле, может достичь эффекта лазера без необходимости каких-либо дополнительных веществ.
- Витамин В2 (рибофлавин): С квантовым выходом 0 . 27 он хорошо работает в водном растворе и обеспечивает идеальную лазерную среду для продуктов на водной основе.
- Кармин: Эта традиционная пищевая окраска демонстрирует хорошую лазерную производительность в маслянистой среде, расширяя диапазон приложений .
Инновационный дизайн архитектуры лазерной полости
Выбор материалов резонансной полости зависит от конфигурации и функции микролазера . Обычно эти материалы должны быть прозрачными, а в некоторых конфигурациях они должны иметь высокий показатель преломления или быть отражающими, когда используется в качестве зеркала, поэтому различные масла, масло, агар, гелатин, читозан и тонкие серебряные листья можно использовать, чтобы сделать, чтобы сделать, чтобы сделать, чтобы сделать тавкость, 1 -namer. Дизайн, исследовательская группа продемонстрировала две инновационные архитектуры:
Режим шепота галереи (WGM): Используя оптический эффект общего внутреннего отражения капель масла или твердых микросфер, WGM обычно обладают очень высокими Q-коэффициентами ., исследовательская группа достигла нагрузки с использованием 2 мМ хлорофилла-а или 4 мМ кармина, растворенных в подсолнечном масле. для полюбованных каплей, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный q-фактор, измеряемый Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, измеренный Q-фактор, в среднем. 4 . 5 мкДж и стандартное отклонение 0 . 2 мкДж . Минимальный размер каплей, необходимый для достижения точки, составляет около 35 мкм . в дополнение к чистому хлорофиллу-а, непреотушенные смеси хлорофилла, извлеченные из шпиона и даже чистого олив. Вода, но порог накапливания примерно в три раза выше . оливковое масло, естественно, содержит достаточно хлорофилла, чтобы использовать в качестве лазера в виде капель масла без добавления любых других веществ. Пики WGM также наблюдались в спектре под порогом нагрузки при возбуждении с использованием лазера непрерывной волны (CW) или светового излучающего диода (светодиод).
Фабри-Перо (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 полость, заполненная подсолнечным маслом, легированным хлорофиллом μj. Стука также была достигнута с использованием полости, заполненной рибофлавином натриевого фосфатного водного раствора.
Неизобранный точный штрих -код
Это исследование демонстрирует способность кодирования точной информации пищевых микролазеров . Монодисперсные капли, приготовленные с помощью микрофлюидиков, имеют коэффициент изменения размера только 0 . 2%-0.4%, которые могут достичь точности. Спектроскопия с ошибкой только 1 . 2 нм . Исследовательская группа разработала 14- бинарную систему бинарного кодирования, которая может теоретически генерировать 16,384 уникальных идентификационных кодов . Этого достаточно, чтобы кодировать ключевую информацию, такую как информация производителя, дата производства, дата и оригинал. Из-за физических ограничений процесса подготовки это кодирование физически негронированное, обеспечивая окончательную защиту от противодействия высококачественным продуктам.
В реальной демонстрации исследовательская группа успешно закодировала «Международный день, чтобы остановить пищевые отходы, 26 апреля 2017 года» в консервированные персики . Весь процесс кодирования требует только 5 мкл подсолнечного масла, а энергетический вклад в 500 мл продукта является незначительным (только 0 {{7} 008 KCAL/100 ML) {{8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {{7} 008 KCAL/100 мл) Информация все еще может быть прекрасно прочитана.
Многофункциональный мониторинг зондирования для безопасности пищевых продуктов
В дополнение к функции противодействия подделению, система также демонстрирует мощные возможности для определения, обеспечивая метод мониторинга в реальном времени для безопасности пищевых продуктов:
Точное измерение концентрации сахара: Используя чувствительность полости WGM к показателю преломления окружающей среды, достигается измерение концентрации сахара с точностью 0 . 2%, что сопоставимо с характеристиками коммерческих рефрукторов . Это имеет большое значение для контроля качества продуктов, таких как вино и сок.
Динамический мониторинг значения pH: Благодаря pH-чувствительному расширению хитозан пленки обнаружение pH с точностью 0 . 05 PH единиц достигается . в эксперименте по испорчению молока, непрерывное изменение значения pH было успешно отслеживалось, предоставляя новый инструмент для прогнозирования срока службы срока годности продуктов Dairy.
Обнаружение роста микробов: Инновационное использование обогащенного питательными веществами желатина в качестве чувствительной среды, когда гелатиназа, вырабатываемая бактериями, разлагает структуру, лазерный сигнал исчезает, интуитивно указывает на микробное загрязнение . Это «саморазрушающее» датчивое концепция открывает новый путь для раннего предупреждения {3}.
Индикация температуры: Съедобные жиры с различными точками плавления используются для создания чувствительных к температуре компонентов . после воздействия температуры выше установленной температуры, структура постоянно изменяется, обеспечивая необратимый метод записи для мониторинга транспорта холодной цепи .
Резюме и перспективы
Это исследование продемонстрировало несколько съедобных лазеров и их применения в повышении безопасности пищевых продуктов и лекарств . Это было первое систематическое исследование съедобных лазерных красителей и микрокавистов, демонстрируя два типа микрокавистов: режим шепота и режим Fabry-Perot, подтверждая превосходные характеристики съедобных микролазеров, которые ведут, на что наказывают, на что наказывают, что на них. Также может применяться к отслеживанию качества и мониторинге средств окружающей среды потребительских продуктов, таких как косметика и сельскохозяйственные продукты . В то же время, эта концепция может быть распространена на биомедицинские поля, такие как капсулы лекарств и медицинские имплантаты, предоставляя новые инструменты для персонализированной медицины.
Огромный потенциал лазерной технологии в области безопасности пищевых продуктов обеспечивает инновационные решения для глобальных проблем безопасности пищевых продуктов ., поскольку технология дальнейшего созревания в дальнейшем появляется новая эра «Smart Food» - каждый продукт будет иметь свою собственную «оптическую идентификационную карту», которая не может быть подкреплена возможностями мониторинга в реальном времени .}}}}}}}}}}}}}}, которая не может быть подкреплена возможностями мониторинга здоровья в реальном времени.}}}}}}}}}}}}}}}}}
