Fleksible optiske sensorer til at kontrollere kvaliteten af ​​drikkevarer og miljøparametre

Forskere fra Universidad Politécnica de Madrid (UPM) har udviklet en innovativ optisk sensor ved hjælp af konventionel tape, et billigt og fleksibelt materiale, der nemt kan erhverves i papirhandlere. Den kan detektere variationer af de optiske egenskaber af en væske, når den er nedsænket. Sensoren kan bruges til at kontrollere både kvaliteten af ​​drikkevarer og miljøovervågning.

Lys fra en LED indføres i den ene ende af et stykke tape, og lyset, der kommer ud fra den anden ende, detekteres gennem en fotodiode. Lyskoblingen til den fleksible bølgeleder medieres af et diffraktivt element, der anvender et gitter med aluminiumslinjer af nanodimensioner; det føjes til båndet gennem en simpel proces med "riv og indsæt". Begge ender af bølgelederen kan nemt klæbes til LED-emitteren og lysdetektoren (fotodiode).

På grund af båndets fleksibilitet, bølgelederen kan bøjes og er delvist nedsænket i væsken under undersøgelse. På grund af bølgelederbøjningen, en del af det udbredte lys går tabt ved stråling. Dette krumningstab afhænger af brydningsindekset for det omgivende medium. Dermed, det er muligt at detektere variationer i væskens brydningsindeks ved fotodiodemåling af den optiske effekt tabt under lysets vej gennem den nedsænkede bølgeleder.

Brydningsindekset for en flydende opløsning er relateret til både dens fysiske og kemiske egenskaber, herunder tæthed og koncentration. Dermed, forskere kan vurdere, for eksempel, modningsgraden af ​​druer ved at måle brydningsindekset for druesaft; den kunne også registrere alkoholindholdet i visse drikkevarer. Sensoren kan bruges i fødevaresektoren til processtyring og drikkevarekvalitet, og i miljøsektoren for vandkvalitetskontrol.

Materialerne og komponenterne, der bruges til at udvikle denne sensor, er almindelige og billige. Derudover Samlingen af ​​sensorens tre hovedkomponenter er enkel, og der er ikke behov for instrumentering eller specialværktøj. Derfor, samlingen kan udføres af ikke-kvalificeret personale.

Dr. Carlos Angulo Barrios, ledende forsker for dette projekt, siger, "Disse funktioner, sammen med båndets fleksibilitet, gøre denne sensor meget fordelagtig i forhold til andre optiske instrumenter til detektion af brydningsindeks mere kompleks, stiv og dyr, især i feltanvendelser og on-site analyse af væsker i områder med vanskelig adgang."