近日，黄网 农业传感器科技创新团队在Nature子刊《Nature Communications》在线发表了题为“A Plant-receptor-inspired Cuprous Complex for Wearable Trace-level Ethylene Gas Sensing”的研究论文。该研究受植物乙烯识别机制启发，研制出仿生乙烯传感核心单元，并以此构建了柔性可穿戴传感器。该器件无需贵金属，检测限低，兼具快速响应、高选择性与长期稳定性，为智慧农业和化工产业中的痕量乙烯监测提供了关键技术支撑。

       乙烯（C₂H₄）既是调控植物生长发育的关键激素，也是全球化工产业最重要的基础原料之一。在农产品采后保鲜、植物生理研究、化工管道泄漏预警等场景中，实现乙烯气体的实时精准监测具有重要意义。然而，传统乙烯检测多依赖大型气相色谱等设备，存在仪器笨重、前处理复杂、难以原位实时监测等短板；而现有商用传感器也普遍面临一些核心瓶颈，例如依赖钯、铂等贵金属催化剂、需要高温工作环境、选择性不足、难以实现柔性集成等，这在一定程度上限制了其在可穿戴和分布式监测场景中的规模化应用。
       植物内质网膜上的乙烯受体，能够借助二硫键桥连的 Cu⁺ 配位中心，在复杂环境下实现对痕量乙烯的特异性识别与信号转导。这种经过漫长进化形成的生物机制，为传感器设计提供了新思路。基于此，团队采用一步法温和合成了具有花状层级结构的亚铜离子配合物（Cu₂Cyt）。其硫桥连接和 Cu⁺ 配位中心，较好地模拟了植物乙烯受体的生物识别活性位点，无需依赖贵金属催化，就可在室温下与乙烯的C=C双键形成稳定的π配位作用，从而实现对乙烯分子的特异捕获。

       为实现高效的信号转导，将Cu₂Cyt与2D半导体材料MXene进行复合，构建了异质结传感结构。通过多尺度表征手段与理论计算，系统阐释了其中的级联电子转移传感机制：当乙烯分子被Cu⁺活性位点特异性捕获后，电子首先从乙烯分子传递至Cu₂Cyt，随后进一步转移至p型半导体MXene基底。这一过程会降低MXene中的空穴载流子浓度，从而引起电极电阻发生规律性变化，最终实现对乙烯气体浓度的精准监测。

 

       研究团队进一步将传感器芯片、测试电路、通讯模块等组件集成，构建了可穿戴传感系统，并在两大核心场景中完成了验证：在农业场景中，传感器可直接贴附于植物或果实表面，能连续原位监测其乙烯气体释放，为植物生长、瓜果蔬菜的采后保鲜、冷链物流中的品质管控等提供了一种无创、实时的监测手段；在工业场景中，该传感器可快速响应化工管道乙烯泄漏，为柔性分布式工业安全监测提供了低成本解决方案。
       黄网 农业工程专业2023级博士生许露露和烟草学院张渤海老师为该文共同第一作者，黄网 青年拔尖人才吴俊锋老师和胡建东教授、郑州大学周震教授为共同通讯作者。该研究得到了河南省科技研发计划联合基金（No. 242103810027）和黄网 拔尖人才专项资金支持。
原文链接：//doi.org/10.1038/s41467-026-71748-7

                                                        图/文: 吴俊锋 审核:王振锋