En ultrafølsom eksplosivdetektor

En nanotrådssensor lavet af forskere ved Tel Aviv University kan på få sekunder registrere ekstremt små spor af almindeligt brugte sprængstoffer i væske eller luft. Enheden er tusind gange mere følsom end den nuværende guldstandard i eksplosivdetektion: snifferhunden.

Bombedetektor: Kemisk behandlede siliciumnanotråde i midten af ​​denne glaschip ændrer konduktansen, når de udsættes for små spor af eksplosivstoffer i luft eller væsker.

Sensoren kunne billigt produceres og indbygges i et håndholdt instrument til at detektere nedgravede landminer eller skjulte sprængstoffer ved sikkerhedskontrol, ifølge Fernando Patolsky , en kemiprofessor, der ledede arbejdet, som blev offentliggjort i tidsskriftet anvendt kemi sidste uge. Forskerne er ved at udvikle et bærbart instrument baseret på teknologien. Deres første prototype er på størrelse med en mursten. Vi kunne placere sensorerne overalt i en lufthavn, i hvert hjørne af et indkøbscenter, siger Patolsky.

Trænede hunde er historisk blevet brugt til at opsnuse bomber og landminer, fordi de kan lugte sprængstoffer i koncentrationer på blot nogle få ppm. Men det tager titusindvis af dollars at træne og vedligeholde en snifferhund, så håndholdte detektorer lover en billigere og mere bærbar løsning.

Nanowire-arrayet er ikke den første enhed, der opnår hundeniveauer af eksplosiv-sniffing-følsomhed. Et system udviklet af ICx teknologier , baseret i Arlington, Virginia, kan detektere dampe afgivet af sprængstoffer med en følsomhed, der svarer til en hundenæse. I stedet for nanotråde bruger ICx-systemet polymerer, der lyser eller holder op med at gløde som reaktion på spor af eksplosivstof i en damp på få sekunder. Denne enhed bliver brugt på slagmarker i Irak og Afghanistan, og den amerikanske transportsikkerhedsadministration begyndte for nylig at bruge den i lufthavne, men de fleste lufthavne er stadig afhængige af instrumenter på størrelse med mikrobølgeovne, der tager minutter i stedet for sekunder for at opdage sprængstoffer i vatpinde. fra bagage eller passagerers hud.

Den nye Tel Aviv University-enhed er tusind gange mere følsom end nogen eksisterende detektor, inklusive ICx-enheden. Forskerne har brugt det til at detektere TNT og plastiksprængstofferne RDX og PETN i koncentrationer lavere end én del pr. billion på få sekunder.

Enheden består af en chip, der indeholder en række siliciumnanotråde belagt med en organisk aminforbindelse, der binder sig til sprængstofferne og ændrer ledningernes ledningsevne. Patolsky siger, at tricket er at dyrke nanotråde på ønskede steder og langs en defineret retning på chippen. Når arrayet er vokset, belægger forskerne nanotrådene og afsætter elektroderne. I laboratorietest blev chippen udsat for flydende opløsninger indeholdende sprængstoffer samt for TNT-dampe blandet med luft. Forskerne arbejder på at pakke chippen med mikrofluidikpumper og elektronik for at lave en bærbar detektor med lav effekt.

Aimee Rose, en forsker ved ICx Technologies, siger, at brugen af ​​nanowire-arrays til sensing er lovende, fordi metoden er så følsom, at den giver potentielle udviklere mulighed for at sætte mange sensorer i et lille fodaftryk, men metoden bliver nødt til at bevise sin evne med reel- verdens dampprøver.

MIT kemi professor Timothy Swager er enig og påpeger, at arrayet i øjeblikket kun fungerer overbevisende, når der detekteres sprængstoffer i en løsning. Det er mindre effektivt til at udvælge dampe af sprængstoffer fra en persons hud eller ejendele, siger han og bemærker, at arrayet fungerer bedst, når TNT-dampholdige luftprøver blæses direkte mod nanotrådene.

Harvard University kemi professor Charles kære siger, at nanotrådssensortilgangen er meget mere følsom end ICx-polymerteknologien, som blev udviklet i Swagers laboratorium, men den er endnu ikke bevist, som ICx-teknologien har gjort. Lieber, der fokuserer på biomedicinske anvendelser af nanotrådstransistorer, siger, at den israelske forskning viser, at nanotrådsføling kunne anvendes til påvisning af sprængstoffer og let kunne kommercialiseres. Der er ingen begrænsninger for metoden fra mit perspektiv...den har potentiale til at revolutionere detektering af sprængstoffer.

Patolsky og kolleger laver nu større nanotrådsarrays belagt med forskellige molekyler til at detektere andre former for sprængstoffer.

skjule