Учёные создали графеновый датчик, имитирующий человеческое восприятие вкуса
Революционный сенсор с оксид-графеновой основой, способный различать вкусовые оттенки в условиях повышенной влажности, представлен научным сообществом на страницах журнала Proceedings of the National Academy of Sciences. Разработка знаменует прорыв в создании искусственных вкусовых систем, функционирующих в среде, приближенной к естественным условиям ротовой полости.
Инновационное устройство интегрирует многоуровневую структуру из модифицированного графена в компактную наножидкостную платформу. Мембранный элемент сенсора, выполненный в формате квадрата со стороной 4 миллиметра, демонстрирует уникальные электрохимические характеристики при взаимодействии с различными веществами.
В процессе экспериментальной валидации исследователи подвергли сенсор контакту со 160 химическими соединениями, каждое из которых обладает специфическим вкусовым профилем. Фиксируя флуктуации электропроводности оксид-графеновой мембраны, команда создала обширную базу электрохимических откликов, которая послужила фундаментом для нейросетевого алгоритма.
Обученная нейронная система продемонстрировала феноменальную точность идентификации классических вкусовых категорий — 98,5% для соединений, включенных в тренировочный набор. При тестировании на 40 неизвестных образцах точность распознавания варьировалась в диапазоне 75-90%, что существенно превосходит показатели предшествующих разработок. Примечательно, что алгоритм успешно освоил распознавание комплексных вкусовых композиций, характерных для напитков типа кофе и колы.
Принципиальным достижением новой технологии стала интеграция сенсорной и аналитической функциональности в едином наноустройстве, что устраняет необходимость в многокомпонентных системах, применявшихся ранее.
Текущая версия разработки, будучи концептуальным прототипом, требует дальнейшей оптимизации. Исследовательская группа отмечает необходимость редукции габаритов и энергопотребления для перехода к практическому внедрению технологии.
Перспективы применения графеновых вкусовых сенсоров включают реабилитационную медицину, в частности, восстановление утраченных вкусовых ощущений у пациентов, пострадавших от инсультов, вирусных патологий и нейродегенеративных состояний. Однако клиническая имплементация потребует преодоления ряда технических ограничений и проведения расширенных исследований.
Источник: Phys.org