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In einem Artikel, der in der Zeitschrift Nanoscale der Royal Society of Chemistry veröffentlicht wurde, beschreiben die Ingenieure der School of Engineering an der University of Glasgow, wie sie den winzigen Schnupper gebaut haben, den man mit bloßem Auge nicht sehen kann nutzt die optischen Eigenschaften von Gold und Aluminium, um Getränke zu testen.

"Wiederverwendbare Tastebuds"

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In dem Artikel heißt es: "Metallische Nanostrukturen sind aufgrund ihrer chemischen Stabilität, der Empfindlichkeit ihrer plasmonischen Resonanz gegenüber Umweltveränderungen und ihrer einfachen chemischen Funktionalisierung ideale Kandidaten für optische Zungengeräte."

Die Art und Weise, wie die wiederverwendbare "Zunge" funktioniert, erfolgt über submikroskopische Scheiben aus zwei Metallen, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind und als "Tastebuds" fungieren.

In Tests gossen die Forscher Whiskyproben über die Geschmacksknospen, die etwa 500 Mal kleiner sind als ihre menschlichen Äquivalente, und maßen, wie sie Licht absorbieren, während sie eingetaucht sind.

Mit der Bimetallzunge wurden Whiskys wie Glenfiddich, Glen Marnoch und Laphroaig mit einer Genauigkeit von> 99, 7% mittels linearer Diskriminanzanalyse (LDA) unterschieden.

Die statistische Analyse der subtilen Unterschiede in der Art und Weise, wie die Metalle in der künstlichen Zunge Licht absorbieren (plasmonische Resonanz), ermöglichte es dem Team, verschiedene Arten von Whiskys zu identifizieren.

Dr. Alasdair Clark, Forscher und Hauptautor der Zeitung, University of Glasgow, sagte BeverageDaily, dass die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für das Projekt etwa ein Jahr gedauert hätten und die Technologie noch in einem sehr frühen Stadium sei.

„ Wir haben es nur intern mit unseren eigenen Wissenschaftlern getestet. Wir sind jedoch offen für die Zusammenarbeit mit jedem Unternehmen, das dies in die Produktentwicklungsphase einbringen möchte. Als wissenschaftliche Forschungsgruppe ist dies jedoch nicht unser Fokus “, sagte er.

„ Die‚ Zungen 'sind je nach Anwendung als wiederverwendbare Geräte konzipiert. Sollte es kommerzialisiert werden, wäre der wahrscheinlichste Formfaktor eine Zunge, die in ein tragbares Gehäuse integriert ist, das auch ein Spektrometer, eine Lichtquelle und die zugehörigen optischen Komponenten enthält.

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„ Je nach Anwendungsfall können einzelne Einwegzungen in das Gerät eingeführt (und dann wieder entfernt) werden, oder es kann nur eine dauerhaft positionierte Zunge vorhanden sein, die nach jedem Gebrauch„ gewaschen “wird. "

Clark fügte hinzu, dass es bereits 'künstliche Zungen' gibt, und es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, sie herzustellen.

„ Wir sind spezialisiert auf den Bau von Materialien im Nanomaßstab, die auf Licht reagieren. Wir haben die Gelegenheit gesehen, eine künstliche Zunge zu bauen, die auf diesen Prinzipien basiert. Wir dachten, wir könnten eine herstellen, die etwas kleiner und komplexer ist (in Bezug auf die Zusammensetzung der künstlichen Geschmacksknospen) als bisher .

> 99, 7% Genauigkeit

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„ Die Zunge konnte die Unterschiede zwischen den Getränken mit einer Genauigkeit von mehr als 99% schmecken. Es war in der Lage, die subtileren Unterschiede zwischen demselben Whisky, der in verschiedenen Fässern gereift ist, aufzugreifen und den Unterschied zwischen demselben Whisky zu erkennen, der 12, 15 und 18 Jahre alt ist . “

Clark sagte, das Team habe beschlossen, die Technologie als "künstliche Zunge" zu bezeichnen, da sie sich ähnlich wie eine menschliche Zunge verhält. Wie wir können die einzelnen Chemikalien, die den Geschmack von Kaffee von Apfelsaft unterscheiden, nicht identifiziert werden zwischen diesen komplexen chemischen Gemischen.

„ Wir sind nicht die ersten Forscher, die eine künstliche Zunge herstellen, aber wir sind die ersten, die eine einzelne künstliche Zunge herstellen, die zwei verschiedene Arten von 'Tastebuds' aus nanoskaligem Metall verwendet, die mehr Informationen über den 'Geschmack' jeder Probe liefern und ermöglicht eine schnellere und genauere Reaktion “, fügte er hinzu.

Die Forscher konzentrierten sich im Rahmen des Experiments auf Whisky. Mit dem Gerät kann jedoch jede Flüssigkeit "probiert" werden, was bedeutet, dass es für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann.

Zusätzlich zu seinem Potenzial zur Identifizierung gefälschter Alkohole könnte es für Tests zur Lebensmittelsicherheit, Qualitätskontrolle, Sicherheit und in allen Bereichen eingesetzt werden, in denen eine tragbare, wiederverwendbare Methode zur Verkostung nützlich wäre.

Der Artikel mit dem Titel "Whisky-Verkostung mit einer Bimetall-Nanoplasmonenzunge" erscheint im Nanometerbereich.

Der Bericht kommt zu dem Schluss: 'Wir haben eine wiederverwendbare Bimetall-Nanoplasmonenzunge vorgestellt, die zwei unterschiedliche Resonanzpeaks pro Region aufweist und deren orthogonale Oberflächenchemie selektiv modifiziert werden kann, um ihre' Geschmacksempfindlichkeit 'einzustellen.

'Diese einzigartigen Funktionen haben es uns ermöglicht, sowohl die Sensorgröße als auch die erforderliche Datenerfassungszeit zu halbieren und gleichzeitig die Clusterbildung von Datensätzen nach PCA und die erfolgreiche Klassifizierung mit der linearen Diskriminanzanalyse (LDA) zu ermöglichen.

'Dies ist ein vielseitiges System, das die Entwicklung hochwertiger nanoplasmonischer Zungen für jede Anwendung durch einfache Änderungen der ausgewählten Oberflächenliganden und / oder plasmonischen Metalle ermöglicht, um neue Sensoren mit einzigartigen chemischen Reaktionen zu erzeugen.

"Diese neue Herangehensweise an das Design künstlicher Zunge könnte die Entwicklung tragbarer Geräte für Anwendungen in der Point-of-Care-Diagnostik, der Erkennung von Fälschungen in hochwertigen Getränken, der Umweltüberwachung und der Verteidigung vorantreiben."

Die Forschung, die von Ingenieuren und Chemikern der Universitäten Glasgow und Strathclyde durchgeführt wurde, wurde durch Finanzmittel des Leverhulme Trust, des Engineering and Physical Sciences Research Council und des Biotechnology and Biological Sciences Research Council unterstützt.

Quelle: Royal Society of Chemistry 2019

Forscher: School of Engineering, Universität Glasgow

DOI: 10.1039 / c9nr04583j

Eingegangen am 29. Mai 2019