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.

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.

Pozostało 92% artykułu
Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska