Podróbka psiego nosa

Wykrywanie materiałów wybuchowych wkrótce może stać się proste i niezawodne.

Publikacja: 21.11.2012 17:24

Psy są powszechnie używane do wykrywania materiałów wybuchowych

Psy są powszechnie używane do wykrywania materiałów wybuchowych

Foto: Fotorzepa, Robert Gardziński

Niewielkie, bardzo czułe urządzenie zdolne do natychmiastowego wykrywania trotylu i innych substancji opracowane zostało przez specjalistów amerykańskich. Informację o tym przynosi magazyn „Analytical Chemistry".

W niedalekiej przyszłości urządzenie może stać się równie powszechne jak dziś czujniki dymu.

Mechanika i chemia

Badania podstawowe były prowadzone przez interdyscyplinarny zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Zespołem kierowali profesorowie Carl Meinhart (specjalista mechaniki) i Martin Moskovits (chemik). W skład grupy badaczy wchodzili m.in. dr Brian Piorek i dr Seung-Joon Lee. Projekt badawczy był finansowany przez uniwersytet oraz Army Research Office i Agencję Zaawansowanych Obronnych Projektów Badawczych (DARPA).

W wyniku tych badań naukowcy opracowali czujnik, który wykorzystuje nanotechnologię. Działanie urządzenia naśladuje sposób funkcjonowania receptorów węchowych psiego nosa. Urządzenie jest bardzo wrażliwe na śladowe ilości określonych cząsteczek w oparach.

– Psy są nadal złotym standardem do wykrywania zapachów materiałów wybuchowych. Ale pies, tak jak człowiek, może mieć dobry lub zły dzień, może być zmęczony, zdekoncentrowany – powiedział prof. Meinhart. – Opracowaliśmy urządzenie równie czułe lub nawet czulsze niż psi nos, a na komputerze od razu widzimy, jaki rodzaj cząsteczek został wykryty. Kluczem do tej technologii jest połączenie mechaniki i chemii.

Urządzenie może rozpoznać w powietrzu cząsteczki substancji chemicznej o nazwie 2,4-dinitrotoluen uwalnianych z materiałów wybuchowych na bazie trotylu. Ludzki nos nie wykrywa śladowych ilości takich substancji, ale psy są od dawna używane do ich wykrywania.

Wzmocnienie laserem

– Urządzenie potrafi w czasie rzeczywistym identyfikować niektóre typy cząsteczek w stężeniu 1 ppb (ilość cząsteczek związku chemicznego przypadająca na miliard cząsteczek rozpuszczalnika) – powiedział dr Brian Piorek, szef naukowy w firmie SpectraFluidics Inc. – Czułość urządzenia jest niezrównana.

Dr Piorek, który brał udział w badaniach na uniwersytecie, w roku 2008 założył wraz z prywatnymi inwestorami firmę SpectraFluidics, która posiada jedyną licencję na wykorzystanie technologii opracowanej i opatentowanej przez zespół badaczy.

Wytworzone w sterylnie czystym laboratorium Uniwersytetu Kalifornijskiego urządzenie wklejone jest do niewielkiego mikroczipa. Do identyfikacji cząsteczek zastosowany został zminiaturyzowany spektrometr Ramana. Mikrokanaliki – istotna część urządzeń – wypełnione płynem absorbują cząsteczki i koncentrują je. Gdy cząsteczki oparów są zatrzymywane w mikrokanalikach, w wyniku ich interakcji z nanocząsteczkami płynu, wzmacniany jest ich widmowy obraz wzbudzany światłem lasera. Komputerowa baza sygnatur widmowych w mgnieniu oka identyfikuje, jakie cząsteczki zostały schwytane.

– Mikrokanaliki są jak małe rzeczki, których używamy do wychwytywania cząsteczek i prezentowania ich przed minispektrometrem – wyjaśnia prof. Moskovits. Te mikrokanaliki są 20 razy mniejsze niż grubość ludzkiego włosa.

Choroba w oddechu

Naukowcy skoncentrowali się na poszukiwaniu wykrywacza materiałów wybuchowych, ale zbudowali urządzenie uniwersalne.

– Nasz projekt badawczy nie tylko łączy różne dyscypliny razem, aby stworzyć zupełnie coś nowego, daje również szanse na liczne miejsca pracy dla lokalnej społeczności – skomentował Meinhart. – Mamy nadzieję, że przyniesie korzyści dla ogółu społeczeństwa.

Za pomocą urządzenia można np. w czyimś oddechu wykryć cząsteczki, które mogą wskazywać na chorobę lub na przykład sprawdzać, czy przechowywana długo żywność się nie popsuła. – Technologia ta może być stosowana do wykrywania bardzo różnorodnych cząsteczek – przekonuje prof. Meinhart. – Choćby do diagnozowania niektórych chorób lub wykrywania narkotyków.

Nowe technologie
Podcast „Rzecz w tym”: Czy jesteśmy skazani na bipolarny świat technologiczny?
Nowe technologie
Chińska rewolucja w sztucznej inteligencji. Czy Ameryka traci przewagę?
Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Materiał Promocyjny
Raportowanie zrównoważonego rozwoju - CSRD/ESRS w praktyce