В наше неспокойное время кто-то постоянно прячет взрывчатку. А кто-то, наоборот, ищет. Ученые из Шотландии разработали новый способ обнаружения молекул взрывчатых веществ в концентрациях 10 частей на миллиард и менее.
Лазерный сыск: «А глаз - как у орла...»

Активной средой лазерного сенсора, разработанного учеными из Сент-Эндрюсского университета (University of St. Andrews), служит полимерный материал полифлуорен. Когда молекулы взрывчатых веществ, находящиеся в воздухе (пусть даже в ничтожных концентрациях), взаимодействуют с этим полимером, это меняет его свойства и параметры лазерного излучения.

Над устройством, содержащим взрывчатые вещества, всегда присутствует слабое «облако» паров нитроароматических соединений, которое и обнаруживает датчик, подобно носу тренированной ищейки.

Было исследовано взаимодействие полифлуорена с парами взрывчатого вещества ДНБ (1,4-dinitribenzene) в концентрации 9,8 долей на миллиард. Достаточно было нескольких секунд, чтобы интенсивность лазерного излучения резко сократилась.

Для восстановления поверхности полимера на воздухе потребовалось три с половиной часа, однако при обдувании азотом на это ушло всего 3 минуты, а в вакууме — 20 секунд.

Полифлуорен — довольно дешевый материал, что обеспечивает технологии очевидное преимущество перед её аналогами, использующими органические полупроводниковые лазеры. Кроме того, лазерный датчик на основе полифлуорена позволяет обнаруживать взрывчатые вещества в более низких концентрациях.

Органическое полупроводниковые лазеры могут обнаружить присутствие паров взрывчатых веществ благодаря их химическому взаимодействию с полупроводниковым материалом. Молекулы взрывчатого вещества «отнимают» электроны у полупроводника, в результате чего меняются его свойства и, следовательно, интенсивность испускаемого лазерного излучения. Тот же эффект переноса электронов наблюдается и в новой системе на основе полифлуорена.

Основным недостатком лазерных датчиков присутствия взрывчатых веществ является то, что датчик должен находиться в непосредственной близости от «подозрительного объекта», что значительно сужает сферу их применения. Однако такие сенсоры могут оказаться очень полезными при проверке багажа в аэропортах и на контрольно-пропускных пунктах, а также в составе роботов, созданных для обнаружения и обезвреживания взрывных устройств.

По сообщению PhysOrg.com

О технологии создания детекторов взрывчатых веществ на основе метаматериалов читайте: «Мета-нос: С точностью до молекулы».