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變色傳感器通過智能手機拍照即可檢測酒精
來源:大阪 Metropolitan 大學 編輯:加比・克拉克(Gaby Clark),審核:羅伯特・伊根(Robert Egan) 發(fā)表于 2025/5/26

該傳感器可通過視覺檢測乙醇濃度,提供了一種無需復雜設備即可簡單、靈敏、高效測量酒精含量的方法。圖片來源:大阪 Metropolitan 大學


判斷飲品的酒精度無需再依靠猜測或實驗室檢測。一項新研究讓這一過程變得像查看手機信息一樣簡單,還增添了色彩趣味。該研究成果發(fā)表于《Small Science》期刊。


大阪 Metropolitan 大學的研究人員開發(fā)出一種適配智能手機的酒精傳感器,無需復雜電子元件或實驗室工具,即可通過視覺檢測全范圍的乙醇濃度。其技術在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、工業(yè)生產流程和酒精呼氣分析等領域具有廣泛潛在應用。


乙醇廣泛應用于食品、醫(yī)藥和燃料領域,也是許多酒精飲料中的致醉成分。準確檢測乙醇濃度(尤其是同時含有乙醇和水的產品中)對產品衛(wèi)生管理和質量控制至關重要。


“傳統(tǒng)傳感器通常需要電源和復雜電子元件,限制了其在日常生活中的普及使用,” 大阪 Metropolitan 大學工程研究生院副教授、該研究第一作者岡田健司(Kenji Okada)表示。


為兼顧選擇性和實用性,研究團隊研發(fā)了一種便攜式高靈敏度乙醇傳感器,其核心是由銅基金屬有機框架(MOF)薄膜 Cu-MOF-74 制成。


a–c)薄膜的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像;(a)Cu (OH)₂納米帶,(b)在甲醇中合成的 Cu-MOF-74 薄膜,(c)在 DMF:MeOH = 3:7 中合成的 Cu-MOF-74 薄膜。d)MOF 譜帶(1556 cm⁻¹)的峰面積。圖片來源:《Small Science》(2025)。DOI: 10.1002/smsc.202400634


這些金屬有機框架(MOF)含有納米級孔隙,可吸收乙醇分子并通過可見的顏色變化作出響應 —— 這一現(xiàn)象被稱為溶劑化 / 蒸氣致色效應。得益于低光散射特性和高透明度,Cu-MOF-74 薄膜無需復雜實驗室設備即可實現(xiàn)精確光學測量。


“我們的傳感器可在全濃度范圍內(即使是低濃度)隨乙醇含量變化而變色,” 岡田指出。


這項技術的真正獨特之處在于其與智能手機應用程序的集成。用戶只需對薄膜拍攝一張照片,即可測量乙醇濃度,使其成為適用于現(xiàn)場、工廠或醫(yī)療場景的便攜式工具。


研究人員的發(fā)現(xiàn)為酒精檢測提供了更智能、更簡單且更可靠的方法。從飲品質量檢測到未來便攜式呼氣檢測的可能性,這種新型傳感器技術讓我們在日常生活中實現(xiàn)實時酒精監(jiān)測方面邁出了充滿色彩的一步。


“我們希望這項研究能開拓廣泛的應用場景,從食品飲料行業(yè)到環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)廢氣檢測和酒精呼氣分析,” 岡田表示。


更多信息:Yuto Toki 等,《基于配位不飽和金屬位點的金屬有機框架薄膜的溶劑化 / 蒸氣致色酒精傳感》,《Small Science》(2025)。DOI: 10.1002/smsc.202400634


來源:大阪 Metropolitan 大學


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