Een nieuw type sensor heeft het potentieel om speurhonden te vervangen als het gaat om het detecteren van explosieven zoals TNT. Deze week, onderzoekers van een aantal instellingen, waaronder de TU Delft, publiceren een artikel over dit onderwerp in het tijdschrift van de American Chemical Society Nano-letters .

Kooistructuren

'Voor de eerste keer ooit, we hebben moleculen met een lantaarnachtige kooistructuur gebruikt om gevoelige nanosensoren te fabriceren die explosieve stoffen zoals TNT kunnen detecteren', zegt onderzoeker Louis de Smet (aangesloten bij TU Delft en Wageningen Universiteit).

'Deze kooistructuren hebben een inhoud van ongeveer 1 kubieke nanometer, die precies een enkel TNT-molecuul herbergt.' Onderzoekers van de TU Delft, de Universiteit Twente, Philips-onderzoek, de City University of Hong Kong en de University of Melbourne hebben een ultradun laagje van deze speciaal ontwikkelde kooien chemisch gebonden aan het oppervlak van een sensorchip met enkele tientallen gevoelige nanosensoren. Een enkele kooi is niet voldoende voor detectiedoeleinden.

Poreus

'Poreuze moleculen worden vrij vaak gebruikt om omgevingsmoleculen op te vangen', legt De Smet uit. 'Bij relatief kleine moleculen zoals bij explosieven, de uitdaging is om ervoor te zorgen dat de kooistructuur niet alleen de juiste maat heeft, maar ook de juiste ankerpunten heeft zodat het molecuul op zijn plaats kan klikken - waardoor het detecteerbaar wordt. Voor dit werk, daarom gebruiken we lagen die bestaan ​​uit zogenaamde MOP-moleculen (Metal-Organic Polyhedra). Door variatie met een groot aantal geometrische en elektronische eigenschappen van deze complexe kooimoleculen, we zijn in staat om de 'explosieve' moleculen die we zoeken te vangen. En de aanwezigheid van zo'n molecuul zorgt er ook voor dat de elektrische geleiding van de onderliggende silicium nanodraden op een heel karakteristieke manier verandert. We kunnen dit meten en daarmee bevestigen dat we daadwerkelijk TNT-moleculen uit een explosief hebben gevonden.'

Speurhond

'Eventueel, we kunnen dit type sensor misschien gebruiken om explosieven te detecteren - in een oorlogssituatie, bijvoorbeeld, of wanneer geconfronteerd met een terroristische dreiging', zegt De Smet. 'Momenteel, zeer verschillend, Hiervoor worden voornamelijk kwalitatieve methoden gebruikt, waarbij chemische reacties betrokken zijn die kleurveranderingen veroorzaken, bijvoorbeeld, of de inzet van speurhonden. Het mooie van onze methode is dat je niet alleen kunt detecteren of er sporen van TNT zijn, maar ook de hoeveelheid kunt bepalen.'