Nowy czujnik wykryje nawet jedną cząsteczkę dynamitu

Nowy czujnik wykryje nawet jedną cząsteczkę dynamitu

Naukowcy z MIT skonstruowali nowy czujnik tak czuły, że jest w stanie wykryć nawet pojedynczą cząsteczkę materiałów wybuchowych, jak choćby dynamit. Zespół naukowców kierowany przez Michaela Strano pokrył węglowe nanorurki, czyli zrobione z czystego węgla wydrążone rurki o grubości jednego atomu, proteinami występującymi w jadzie pszczoły.

Zamienione w komercyjne urządzenia, takie czujniki byłyby znacznie czulsze niż istniejące obecnie detektory materiałów wybuchowych. Te wykorzystywane dziś, na przykład, na lotniskach, wykorzystują spektrometrię.

„Spektrometry ruchliwości jonów są wykorzystywane powszechnie, gdyż są niedrogie i bardzo niezawodne.” – stwierdził Strano. „Jednakże kolejna generacja nanoczujników może pozwolić wykrywać pojedyncze cząsteczki materiałów wybuchowych w temperaturze pokojowej przy ciśnieniu atmosferycznym.” – dodał.

Nowa technologia wykorzystuje elementy protein nazywane bombolitynami. „Naukowcy badali już te peptydy, jednakże o ile wiemy, nigdy nie pokazano ich możliwości w zakresie rozpoznawania molekuł materiałów wybuchowych.” – stwierdził Strano.

W ostatnich latach, zespół Strano skonstruował czujniki z węglowych nanorurek dla różnych rodzajów cząsteczek, włącznie z tlenkiem azotu, nadtlenkiem wodoru czy toksycznymi czynnikami jak gaz sarin. Czujniki te wykorzystują naturalną fluorescencję węglowych nanorurek oraz ich łączenie się z określonymi cząsteczkami.

Nowy czujnik materiałów wybuchowych działa nieco inaczej. Gdy poszukiwane cząsteczki przywrą do protein z pszczelego jadu pokrywających nanorurki, zmieniają długość fali światła fluorescencyjnego, a nie jego intensywność. Naukowcy skonstruowali nowy rodzaj mikroskopu do odczytywania sygnału, który nie jest widoczny gołym okiem. Ten rodzaj czujnika, pierwszy w swoim rodzaju, jest łatwiejszy w obsłudze, bo nie jest zakłócany przez światło z otoczenia.

Każde połączenie nanorurek i peptyd reaguje odmiennie na różne związki nitroaromatyczne. Wykorzystując kilka różnych nanorurek pokrytych różnymi bombolitynami, naukowcy są w stanie zidentyfikować unikalne ‘odciski’ każdego materiału wybuchowego, który chcą wykryć. Nanorurki te są również w stanie wykryć produkty rozpadu takich materiałów wybuchowych.

„Związki takie jak dynamit rozkładają się w środowisku, tworząc przy tym inne rodzaje molekuł, które też mogą być dzięki temu czujnikowi wykryte.” – stwierdził Strano. „Ponieważ molekuły w środowisku stale zmieniają się w Inn chemikalia, potrzebujemy czujników, które są w stanie wykryć całą sieć i klasy chemikaliów, a nie tylko jeden ich typ.” – dodał.

Naukowcy pokazali również, że nanorurki te są w stanie wykryć dwa pestycydy, które również są związkami nitroaromatycznymi, dzięki czemu czujnik ten może znaleźć zastosowanie również w sensoryce środowiskowej.

„Nie oznacza to, że jesteśmy gotowi do umieszczenia ich w metrach i wykrywania materiałów wybuchowych już teraz. Jednakże, oznacza to, że sam czujnik nie stanowi już słąbnego punktu.” – stwierdził Strano.

(lk)