Ученые США разработали технологию, улавливающую малейшие частицы взрывчатки

Исследователи Калифорнийского университета в Беркли создали прибор, способный выявить малейшую концентрацию взрывчатых веществ. Эта разработка впоследствии может использоваться для обеспечения безопасности аэропортов и других объектов. 

Профессор Сян Чжан и его коллеги тестировали технологию на трех различных типах взрывчатки: 2,4-динитротолуол (DNT), нитрат аммония и нитробензол. Устройство было способно установить наличие в воздухе частиц взрывоопасного материала в следующих концентрациях: 0.67, 0.47 и 7.2 миллионной доли соответственно. 

Помимо обнаружения опасных химических веществ, этот сенсор теоретически может использоваться для поиска биомаркеров различных заболеваний, таких как рак или диабет – в особенности на ранних стадиях. 

Данная система, как объясняет участник исследования Ренмин Ма, состоит из слоя полупроводникового сульфида кадмия толщиной 50 нанометров и листа серебра, посредине помещается слой фторида магния толщиной 8 нм. Детектор подвергает воздействию света наноматериалы посредством поверхностных плазмонов (особые квазичастицы, реагирующие на свет).

Таким образом, улавливание взрывчатых веществ в воздухе происходит за счет отслеживания изменений светового сигнала, который излучается в тот момент, когда газовые молекулы оседают на полупроводнике. Поверхностные плазмоны активно взаимодействуют со светом, однако сфокусировать рассеивающуюся световую энергию в нанополости сложно. 

Способ, позволяющий предотвратить рассеивание света, был обнаружен во время опытов профессора Сян Чжана, который использовал специальные отражатели, препятствующие этому процессу. За счет "оптического усиления" полупроводника потеря световой энергии компенсируется и, как поясняет Чжан, на выходе получается датчик, производящий сигнал более мощный, чем существующие "пассивные" плазмонные сенсоры. "Разница в интенсивности сравнима с излучением настольной лампы накаливания и лазерного указателя. Мы создали сигнал, с помощью которого намного проще обнаружить малые частицы взрывчатки в воздухе", – констатирует ученый.