Bomplots kunnen worden verijdeld met behulp van een draagbaar systeem voor het detecteren van sporen van explosieven met behulp van fluorescerende polymeer nanodeeltjes, ontwikkeld door A*STAR. Gecoat op papier, deze polymeren vertonen een explosieve detectieprestatie die veel robuuster is dan eerdere materialen met vergelijkbare eigenschappen.

Er zijn veel methoden ontwikkeld om sporen van explosieven zoals trinitrotolueen (TNT), maar de meeste vereisen grote, laboratoriumgebaseerde analytische instrumenten zoals UV-absorptiedetectoren of massaspectrometers, zegt Jianwei Xu van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, die het werk leidde. "We wilden een draagbare, snel, goedkoop en zeer gevoelig alternatief."

Xu concentreerde zich op fluorescerende polymeren waarvan de lichtemissie dimt wanneer ze worden blootgesteld aan dampen van moleculen zoals TNT die 'nitrogroepen' bevatten - de stikstofrijke structuur die explosieven hun energetische eigenschappen geven.

Hoewel er al eerder explosief-detecterende fluorescerende polymeren zijn ontwikkeld, er zijn belemmeringen geweest voor het praktische gebruik ervan, Xu legt het uit. Sommigen verloren een deel van hun fluorescentie in vaste vorm door een proces dat door aggregatie veroorzaakte uitdoving wordt genoemd. Anderen misten de noodzakelijke porositeit voor het binnendringen van explosievendampen, behoudt alleen een effectieve respons wanneer gevormd in lagen van ongeveer 2,5 nanometer - zo dun, de sensor zou heel moeilijk goedkoop te fabriceren zijn.

Xu en zijn collega's hebben polymeren ontwikkeld die, in plaats van hun lichtemissie in vaste toestand te verliezen, helderder worden, een effect dat bekend staat als aggregatie-geïnduceerde emissie (AIE). "Ons eerdere onderzoek toonde aan dat poreuze films verkregen uit actieve AIE-copolymeren een sterke reactie vertonen op de damp van nitroverbindingen, ", zegt Xu. Het team heeft nu twee nieuwe polymeren ontwikkeld, poly(trifenyletheen) (PTriPE) en poly (tetrafenyletheen) (PTPE), ontworpen om AIE te maximaliseren, porositeit en nitrogroepgevoeligheid. De meervoudige omvangrijke fenylgroepen van de polymeren helpen ze stijf te houden en de lichtemissie na aggregatie te maximaliseren. Maar in aanwezigheid van nitrogroepen, elektronenoverdracht tussen polymeer en analyt dooft snel het licht.

"Papiersensoren vervaardigd door het absorberen van de polymeer nanodeeltjes op filtreerpapier vertoonden een hoge gevoeligheid voor nitro-verbindingsdeeltjes, " zegt Xu. PTriPE bleek de keuze van het paar te zijn, het detecteren van TNT in een concentratie van vijf delen per miljard, zelfs in polymeerlagen van 1000 nanometer dik.

"Deze technologie kan worden gebruikt op luchthavens, havens en voor grenscontrole voor het opsporen van explosieven in met explosieven verontreinigde containers, kleding, dozen of tassen, ", zegt Xu. "We zoeken samenwerking met de industrie om deze technologie op de markt te brengen."