Het Department of Homeland Security zou baat kunnen hebben bij een betrouwbare, real-time instrument dat de atmosfeer kan scannen op giftige stoffen om gemeenschappen te waarschuwen voor een biologische of chemische aanval. UCF-optica en fotonica Professor Konstantin Vodopyanov ontwikkelt zo'n technologie om dat te bereiken.

Hij heeft een nieuwe manier gevonden om infraroodlasers te gebruiken om zelfs maar sporen van chemicaliën in de lucht te detecteren. Elke chemische stof bestaat uit individuele moleculen die met hun eigen unieke frequentie trillen. Vodopyanov heeft een manier gevonden om lasers te gebruiken om deze trillingen te detecteren.

De techniek is zo nauwkeurig en gevoelig dat hij kan bepalen of er een molecuul van een chemische stof aanwezig is, zelfs in concentraties van slechts één deel per miljard. Dus zelfs als iemand de giftige chemicaliën probeerde te verbergen, zijn techniek zou ze kunnen detecteren.

Zijn bevindingen worden deze week online gepubliceerd in Natuurfotonica .

"We hebben nog veel werk voor de boeg, " zei hij. "We werken nu aan het verbreden van het bereik van de laserfrequenties die de klus kunnen klaren. Als de kosten kunnen worden verlaagd en de technologie mobiel kan worden gemaakt, de toepassingen kunnen eindeloos zijn."

Een soortgelijk principe wordt in de medische wereld gebruikt om biomarkers voor verschillende soorten gezondheidsproblemen te detecteren, inclusief kanker, door het nemen van ademmonsters.

Het is mogelijk, Vodopjanov zei:vanwege de regels van de natuurkunde.

"De frequenties van moleculen zijn heel verschillend, maar ze zijn onveranderlijk - hier, op een ander continent, op een andere planeet, overal, "Zei Vodopyanov. "Het is universeel. Zie het als een moleculaire vingerafdruk. Dus als we de laser gebruiken, kunnen we deze vingerafdrukken met grote precisie detecteren."

De nieuwe benadering zou de deur kunnen openen voor de ontwikkeling van niet-invasieve technologie, inclusief sensoren, die kunnen worden gebruikt om te detecteren:

• agentia in de lucht die kunnen worden aangetroffen bij een biologische of chemische aanval thuis of op het slagveld
• sporen van leven door ruimteverkenners op missies naar andere planeten of asteroïden

Andere medewerkers op de Natuurfotonica paper omvatten Andrey Muraviev bij UCF's het College of Optics &Photonics, Viktor Smolski van IPG Photonics—Mid-Infrared Lasers in Birmingham, AL, en Zachary Loparo van UCF's Department of Mechanical and Aerospace Engineering.