特拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究人员研制的纳米传感器可以在几秒钟之内在液体或空气中发现常用爆炸物的极小痕迹。该设备比目前爆炸物探测领域中的黄金标准——嗅探犬灵敏一千倍。
该传感器可以进行廉价地生产,并能并入手持式仪器中,以在安全检查站探测埋在地下的地雷或隐藏的爆炸物,领导这项研究的化学教授费尔南多•帕托尔斯基(Fernando Patolsky)说,研究结果发表在上周《应用化学》(Angewandte Chemie)杂志上。研究人员基于这项技术研制了一种便携式仪器。它们第一代原型大约像砖块那么大。帕托尔斯基说:“我们可以在机场的任何地方、大型购物中心的任何一个角落安放这种传感器。”
训练有素的狗历来一直被用来寻找炸弹和地雷,因为他们可以嗅出浓度仅为十亿分之几的爆炸物。但需要花费好几万美元来训练和供养一条嗅探犬,所以手持式探测器可以更便宜,并且是一种更轻便的解决方法。
纳米线阵列并不是能达到犬类嗅探爆炸物敏感性水平的第一台设备。由位于弗吉尼亚州阿灵顿(Arlington)ICx Technologies公司研发的系统可以探测出爆炸物放射出的水汽,其灵敏度可以匹敌犬类的鼻子。ICx系统并没有使用纳米线,而是使用了聚合物,其以通过发光或停止发光在几秒钟之内对水汽中的爆炸物痕迹作出反应。该设备被用于伊拉克和阿富汗的战场,美国运输安全管理局(U.S. Transportation Security Administration)最近开始把它应用在机场,但大多数机场仍然依靠一种微波炉大小的仪器,需要几分钟时间,而不是几秒钟来探测在行李或旅客皮肤上擦拭过的药签中的爆炸物。
特拉维夫大学的新设备比现有的任何探测器都要灵敏一千倍,包括ICx的设备。研究人员使用它在几秒钟时间内探测浓度低于十亿分之一的TNT和塑胶炸弹RDX与PETN。
该设备包含一块集成片,其含有表面涂有有机胺化合物并与爆炸物相连的硅纳米线阵列,这能改变导线的电导系数。帕托尔斯基说,诀窍在于在集成片上所需的位置并沿着确定的方向放置纳米线。一旦阵列放置好,研究人员就为纳米线涂上涂层并置入电极。在实验室测试中,该集成片被暴露在含有炸药的液体溶液中,以及混有TNT蒸汽的空气中。研究人员正致力于用微流体泵和电子器件封装集成片来制造一种低功耗的便携式探测器。
ICx Technologies公司的研究人员艾梅•罗斯(Aimee Rose)说,使用纳米线阵列来检测显示出巨大的前景,因为该技术是如此的灵敏,可以让潜在的开发商“把许多传感器放在一个小设备中”,但该方法将必须用真实的蒸汽样本来证明其的性能。
麻省理工学院的化学教授蒂莫西•斯瓦格(Timothy Swager)表示同意,并指出目前只有在溶液中检测爆炸物,该阵列才能让人信服地发挥作用。他说,从一个人的皮肤或随身物品中分辨出爆炸物蒸汽,它并不是那么的有效,他指出,当含有TNT蒸汽的空气样本直接在纳米线上吹过时,该阵列最有效。
哈佛大学化学教授查尔斯•利博(Charles Lieber)说,纳米线传感器方法比Icx的聚合物技术——其在斯瓦格的实验室中研发出来,但还没有被ICx technology公司的方法证实过——更灵敏。利博致力于研究纳米线晶体管的生物医学应用,他说,以色列研究人员展示了纳米线传感器可以被用于爆炸物检测领域,并且易于商业化。“我认为,该方法没有局限性…它有潜力使爆炸物检测技术彻底变革。”
帕托尔斯基及其同事目前正在制作更大的用不同分子覆盖的纳米线阵列,以检测其他类型的爆炸物。
超灵敏爆炸物纳米探测器
评论
5 views