Een ultragevoelige explosievendetector

Een nanodraadsensor gemaakt door onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv kan in enkele seconden extreem kleine sporen van veelgebruikte explosieven in vloeistof of lucht detecteren. Het apparaat is duizend keer gevoeliger dan de huidige gouden standaard in explosievendetectie: de speurhond.

Bomdetector: Chemisch behandelde silicium nanodraden in het midden van deze glazen chip veranderen de geleiding wanneer ze worden blootgesteld aan minuscule sporen van explosieven in lucht of vloeistoffen.

De sensor zou goedkoop kunnen worden geproduceerd en ingebouwd in een handinstrument voor het detecteren van begraven landmijnen of verborgen explosieven bij veiligheidscontroles, volgens Fernando Patolsky , een scheikundeprofessor die het werk leidde, dat in het tijdschrift werd gepubliceerd toegepaste chemie vorige week. De onderzoekers ontwikkelen een draagbaar instrument op basis van de technologie. Hun eerste prototype is ongeveer zo groot als een baksteen. We zouden de sensoren overal op een luchthaven kunnen plaatsen, in elke hoek van een winkelcentrum, zegt Patolsky.

Getrainde honden zijn van oudsher gebruikt om bommen en landmijnen op te sporen, omdat ze explosieven kunnen ruiken in concentraties van slechts enkele deeltjes per miljard. Maar het kost tienduizenden dollars om een ​​speurhond te trainen en te onderhouden, dus draagbare detectoren beloven een goedkopere en meer draagbare oplossing.

De nanodraad-array is niet het eerste apparaat dat hondenniveaus van explosief snuivende gevoeligheid bereikt. Een systeem ontwikkeld door ICx Technologies , gevestigd in Arlington, Virginia, kan dampen detecteren die worden afgegeven door explosieven met een gevoeligheid die overeenkomt met die van een hondenneus. In plaats van nanodraden gebruikt het ICx-systeem polymeren die gloeien of stoppen met gloeien als reactie op sporen van explosief in een damp in een paar seconden. Dit apparaat wordt gebruikt op slagvelden in Irak en Afghanistan, en de Amerikaanse Transportation Security Administration is het onlangs gaan gebruiken op luchthavens, maar de meeste luchthavens vertrouwen nog steeds op instrumenten ter grootte van een magnetron die minuten in plaats van seconden nodig hebben om explosieven te detecteren in afgenomen uitstrijkjes van bagage of de huid van passagiers.

Het nieuwe apparaat van de Universiteit van Tel Aviv is duizend keer gevoeliger dan elke bestaande detector, inclusief het ICx-apparaat. De onderzoekers hebben het gebruikt om TNT en de plastic explosieven RDX en PETN in concentraties lager dan één deel per biljoen in enkele seconden te detecteren.

Het apparaat bestaat uit een chip met een reeks silicium nanodraden bedekt met een organische amineverbinding die zich bindt aan de explosieven, waardoor de geleiding van de draden verandert. Patolsky zegt dat het de kunst is om nanodraden te laten groeien op de gewenste plekken en langs een gedefinieerde richting op de chip. Zodra de array is gegroeid, coaten de onderzoekers de nanodraden en deponeren de elektroden. In laboratoriumtests werd de chip blootgesteld aan vloeibare oplossingen die explosieven bevatten, evenals aan TNT-dampen vermengd met lucht. De onderzoekers werken aan het verpakken van de chip met microfluïdische pompen en elektronica om een ​​draagbare detector met laag vermogen te maken.

Aimee Rose, een onderzoeker bij ICx Technologies, zegt dat het gebruik van nanodraad-arrays voor detectie veelbelovend is omdat de methode zo gevoelig is, waardoor potentiële ontwikkelaars veel sensoren op een kleine footprint kunnen plaatsen, maar de methode zal zijn waardigheid moeten bewijzen met real- werelddampmonsters.

MIT scheikunde professor Timothy Swager is het daarmee eens en wijst erop dat de array momenteel alleen overtuigend werkt bij het detecteren van explosieven in een oplossing. Het is minder effectief om dampen van explosieven uit iemands huid of bezittingen te halen, zegt hij, en merkt op dat de array het beste werkt wanneer TNT-dampbevattende luchtmonsters direct op de nanodraden worden geblazen.

Professor scheikunde aan de universiteit van Harvard Charles Beste zegt dat de nanodraadsensorbenadering veel gevoeliger is dan de ICx-polymeertechnologie, die is ontwikkeld in het laboratorium van Swager, maar het is nog niet bewezen zoals de ICx-technologie dat heeft. Lieber, die zich richt op biomedische toepassingen van nanodraadtransistors, zegt dat het Israëlische onderzoek aantoont dat nanodraaddetectie kan worden toegepast voor de detectie van explosieven en gemakkelijk kan worden gecommercialiseerd. Er zijn geen beperkingen aan de methodologie vanuit mijn perspectief ... het heeft de potentie om een ​​revolutie teweeg te brengen in de detectie van explosieven.

Patolsky en collega's maken nu grotere nanodraadarrays bedekt met verschillende moleculen voor het detecteren van andere soorten explosieven.

zich verstoppen