Terafood Newsflash 4

De discussie rond vervaldata (THT en TGT) woedt immers al een hele tijd, vooral omwille van de impact van de vervaldata op de voedselverspilling. Vervaldata zijn dan ook moeilijk in te schatten, en bovendien afhankelijk van de omstandigheden waarin de producten vervoerd en bewaard worden. Real time opvolging van de kwaliteit van het voedsel binnenin een verpakking is nog steeds een enigszins vergezochte droom, maar het zou tot een aanzienlijke daling van de voedselverspilling kunnen leiden en daarom niet alleen een economische, maar ook een ecologische doorbraak betekenen.

Deze droom begint stilaan uit te komen, met een nieuw systeem dat slechts enkele millimeters groot is, ontwikkeld in het TERAFOOD project (https://terafood.iemn.fr/). Het systeem maakt gebruik van licht van TeraHertz (THz) frequenties om vluchtige componenten binnenin de voedselverpakkingen in real time te monitoren. Het voordeel van THz frequenties is dat ze doorheen de meeste verpakkingsmaterialen gaan, maar wel in staat zijn te interageren met de volatiele componenten (VOC’s) binnenin de verpakking. Die VOC’s ontstaan onder andere tijdens voedselverderf. De THz voedingssensor gebruikt een zogenoemde fotoakoestische techniek die een THz signaal omzet in een makkelijker detecteerbaar akoestisch signaal (geluid)1.

Wat in dit TERAFOOD project uniek is, is de schaal waarop de sensor kan geproduceerd worden. Door gebruik te maken van een Silicium-gebaseerde chipschaal technologie is het niet alleen mogelijk om een bijzonder compacte chip te produceren, maar is ook een geparallelliseerde massaproductie mogelijk waardoor de kosten gereduceerd kunnen worden. Nadeel van deze Silicium-gebaseerde chip is dat dit eigenlijk neerkomt op een klein glasdeeltje, en dat het momenteel niet toegelaten is om kleine glasdeeltjes in voedingsverpakking te verwerken. Veelbelovend dus, maar nog niet voor morgen.

Hoe werkt de sensor?

In de TERAFOOD sensor wordt gebruik gemaakt van een drievoudig resonantiemechanisme (patent aangevraagd) om de gemeten signalen te versterken. Een belangrijke eerste stap naar zo’n geïntegreerde sensor is de realisatie van een Si-golvengids om de verspreiding van het licht op de chip te controleren op frequenties die de absorptielijnen van typische bederfgassen (ammoniak, waterstofsulfide, ethanol) omvatten.

De gekozen dimensies voor deze golvengids houden het licht vast en begeleiden het tussen 500 GHz en 3 THz, een frequentiebereik dat veel spectrale lijnen van deze VOC’s bevat. Om dit licht efficiënt binnen de siliciumlaag te begeleiden werd een “zwevende” straal van slechts enkele honderden van een mm² ontwikkeld door middel van geavanceerde clean room technieken die gebruikt werden door de ingenieurs bij Vmicro, het start-up bedrijf dat ook partner is in het TERAFOOD consortium.

De uitdaging hier was om de “zwevende” Si-stralen op µm-schaal te ontwikkelen met een totale lengte tot enkele centimeters. Bovendien hebben de ingenieurs van Vmicro het etsproces geoptimaliseerd dat het mogelijk maakt om in die zwevende stralen een patroon van circulaire gaten te maken met elk een diameter van enkele honderden van een mm (gekend als fotonische kristallen). Zo kan het te detecteren gas efficiënt vastgelegd en gedetecteerd worden én kan het geleide THz licht sterk met de VOC’s interageren. Dit gatenpatroon doet eveneens dienst als artificiële spiegels die het licht lang genoeg vasthouden in dat deel van de Si-golvengids waar de gassen worden vastgelegd. De afbeeldingen hieronder illustreren de schaal, dimensies en technologische processen van de gemaakte teststructuren.

Shape


Keer terug