كوليج بارك ، ماريلاند ، 12 آذار / مارس 2009 - اكتشفت مجموعة من الباحثين في تينيسي والدنمارك طريقة لفحص المتفجرات بشكل حساس على أساس الخصائص الفيزيائية لأبخرة الأبخرة. وتوصف هذه التقنية ، التي يتم تطويرها في الوقت الحاضر إلى أجهزة نموذجية للاختبار الميداني ، في العدد الأخير من مجلة مراجعة الأدوات العلمية ، التي ينشرها المعهد الأمريكي للفيزياء (AIP).

يقول توماس ثوندات ، الباحث في مختبر أوك ريدج الوطني وجامعة تينيسي الذي أجرى البحث مع زملائه في ORNL: "هناك فئات معينة من المتفجرات تتميز بخصائص حرارية فريدة تساعد على تحديد الأبخرة المتفجرة في وجود أبخرة أخرى". والجامعة التقنية في الدنمارك.

في بحثهم ، أظهر العلماء أن تقنيتهم ​​قادرة على تتبع اكتشاف المتفجرات. كما تظهر أنها قادرة على التمييز بين المواد الكيميائية المتفجرة وغير المتفجرة والتمييز بين المتفجرات الفردية ، مثل TNT و PETN و RDX.

تعمل Thundat وآخرون على أجهزة استشعار متفجرة منذ سنوات. تستخدم أجهزة الاستشعار النموذجية مطيافية للتنقل الأيوني ، والتي تؤين كميات ضئيلة من المواد الكيميائية وتقيس مدى سرعة حركتها عبر مجال كهربائي. في حين أن هذه الأدوات سريعة وحساسة وموثوق بها ، فهي أيضا باهظة الثمن ومضخمة ، مما دفع العديد من الباحثين في السنوات القليلة الماضية لمحاولة العثور على جهاز أرخص وأكثر محمول للكشف عن المتفجرات.

ويركز جزء كبير من هذا البحث على الأجهزة "الميكروميكانيكية" - وهي أجهزة استشعار صغيرة لها مجسات مجهرية تودع فيها الأبخرة الكيميائية المحمولة جواً. عندما تعثر المواد الكيميائية الصحيحة على سطح المستشعرات ، فإنها تحرض حركة ميكانيكية صغيرة ، وتنتج تلك الحركات إشارات إلكترونية يمكن قياسها.

هذه الأجهزة غير مكلفة نسبياً ويمكنها أن تكتشف المتفجرات بحساسية ، ولكنها غالباً ما تعاني من العيب بحيث أنها لا تستطيع التمييز بين مواد كيميائية مماثلة - الخطيرة والحميدة. قد تكشف عن كمية ضئيلة من مادة تي إن تي ، على سبيل المثال ، ولكنها قد لا تكون قادرة على تمييز ذلك من كمية ضئيلة من البنزين.

وسعياً لتحقيق مستشعر ميكروميكانيكي أفضل ، أدرك ثندات وزملاؤه أنهم يستطيعون الكشف عن المتفجرات بشكل انتقائي وحساسية عالية للغاية عن طريق بناء أجهزة استشعار تفحص التوقيعات الحرارية للأبخرة الكيميائية.

لقد بدأوا بأجهزة استشعار ميكروميكانيكية قياسية - أجهزة ذات عوارض مجهرية مجهرية مدعومة في نهاية واحدة. قاموا بتعديل الكابلي بحيث يمكن تسخينها إلكترونيا عن طريق تمرير التيار من خلالهم. بعد ذلك سمحوا للهواء بالتدفق عبر المستشعرات. إذا كانت الأبخرة المتفجرة موجودة في الهواء ، يمكن اكتشافها عندما تتشبث الجزيئات الموجودة في البخار إلى الكابليات.

ثم بتسخين الكابلي في جزء من الثانية ، يمكنهم التمييز بين المتفجرات وغير المتفجرة. استجابت جميع المتفجرات التي اختبروها بأنماط استجابة حرارية فريدة وقابلة للاستنساخ خلال ثانية من التسخين. في ورقتهم ، أظهر Thundat وزملاؤه أنهم يستطيعون الكشف عن كميات صغيرة للغاية من المتفجرات الممتزّة - بحد أقصى 600 بيكوغرام (أي picogram هو تريليون من الجرام). وهم الآن يحسِّنون الحساسية وصنعوا جهازًا أوليًا ، يتوقعون جاهزيتهم للاختبارات الميدانية في وقت لاحق من هذا العام.