En ultrakänslig sprängämnesdetektor

En nanotrådssensor gjord av forskare vid Tel Aviv University kan på några sekunder upptäcka extremt små spår av vanliga sprängämnen i vätska eller luft. Enheten är tusen gånger känsligare än den nuvarande guldstandarden för upptäckt av sprängämnen: snifferhunden.

Bombdetektor: Kemiskt behandlade nanotrådar av kisel i mitten av detta glaschip ändrar konduktans när de utsätts för små spår av sprängämnen i luft eller vätskor.

Sensorn skulle billigt kunna tillverkas och integreras i ett handhållet instrument för att upptäcka nedgrävda landminor eller dolda sprängämnen vid säkerhetskontroller, enligt Fernando Patolsky , en kemiprofessor som ledde arbetet, som publicerades i tidskriften tillämpad kemi förra veckan. Forskarna utvecklar ett bärbart instrument baserat på tekniken. Deras första prototyp är ungefär lika stor som en tegelsten. Vi skulle kunna placera sensorerna överallt på en flygplats, i varje hörn av ett köpcentrum, säger Patolsky.

Tränade hundar har historiskt använts för att nosa upp bomber och landminor eftersom de kan lukta sprängämnen i koncentrationer på bara några delar per miljard. Men det tar tiotusentals dollar att träna och underhålla en snifferhund, så handhållna detektorer lovar en billigare och mer bärbar lösning.

Nanotrådarrayen är inte den första enheten som uppnår hundnivåer av känslighet för explosiv sniffning. Ett system utvecklat av ICx-teknik , baserat i Arlington, Virginia, kan upptäcka ångor som avges av sprängämnen med en känslighet som matchar den hos en hundnäsa. Istället för nanotrådar använder ICx-systemet polymerer som lyser eller slutar glöda som svar på spår av sprängämne i en ånga på några sekunder. Den här enheten används på slagfält i Irak och Afghanistan, och den amerikanska transportsäkerhetsmyndigheten började nyligen använda den på flygplatser, men de flesta flygplatser förlitar sig fortfarande på instrument i mikrovågsugnsstorlek som tar minuter, snarare än sekunder, för att upptäcka sprängämnen i svabbar som tagits. från bagage eller passagerares hud.

Den nya Tel Aviv University-enheten är tusen gånger känsligare än någon befintlig detektor, inklusive ICx-enheten. Forskarna har använt det för att upptäcka TNT och plastsprängämnena RDX och PETN i koncentrationer lägre än en del per biljon på några sekunder.

Enheten består av ett chip som innehåller en rad kiselnanotrådar belagda med en organisk aminförening som binder till sprängämnena och ändrar ledningarnas konduktans. Patolsky säger att tricket är att odla nanotrådar på önskade ställen och längs en definierad riktning på chipet. När arrayen har odlats belägger forskarna nanotrådarna och deponerar elektroderna. I laboratorietester exponerades chipet för flytande lösningar innehållande sprängämnen, samt för TNT-ångor blandade med luft. Forskarna arbetar med att förpacka chippet med mikrofluidikpumpar och elektronik för att göra en bärbar detektor med låg effekt.

Aimee Rose, en forskare vid ICx Technologies, säger att användningen av nanotrådsmatriser för avkänning är mycket lovande eftersom metoden är så känslig, vilket gör att potentiella utvecklare kan sätta många sensorer i ett litet fotavtryck, men metoden måste bevisa sin förmåga med verklig- världsångprover.

MIT kemiprofessor Timothy Swager håller med och påpekar att arrayen för närvarande bara fungerar övertygande när sprängämnen upptäcks i en lösning. Det är mindre effektivt för att plocka ut ångor av explosiva ämnen från en persons hud eller tillhörigheter, säger han och noterar att arrayen fungerar bäst när TNT-ånghaltiga luftprover blåses direkt mot nanotrådarna.

Harvard University kemiprofessor Kära Charles säger att nanotrådssensormetoden är mycket känsligare än ICx-polymerteknologin, som utvecklades i Swagers labb, men den har ännu inte bevisats på det sätt som ICx-tekniken har gjort. Lieber, som fokuserar på biomedicinska tillämpningar av nanotrådstransistorer, säger att den israeliska forskningen visar att nanotrådsavkänning kan användas för att detektera sprängämnen och lätt kan kommersialiseras. Det finns inga begränsningar för metodiken ur mitt perspektiv ... den har potential att revolutionera upptäckt av sprängämnen.

Patolsky och kollegor tillverkar nu större nanotrådarrayer belagda med olika molekyler för att detektera andra typer av sprängämnen.

Dölj