Aumento espectacular en la sensibilidad de detectores de explosivos

perroUnos científicos han encontrado una forma de incrementar de forma espectacular la sensibilidad de una clase de sensores láser hasta el punto de capacitarles para detectar concentraciones increíblemente bajas de sustancias explosivas, y captar también algunas, de uso habitual por terroristas, que resultan muy difíciles de detectar mediante los métodos convencionales.

El equipo de Xiang Zhang, de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, probó su nuevo sensor láser plasmónico con varios explosivos, concretamente DNT (2,4-dinitrotolueno), nitrato de amonio, y nitrobenceno, y encontró que el aparato detectaba con éxito las sustancias en el aire en concentraciones de 0,67 partes por cada mil millones, 0,4 partes por cada mil millones y 7,2 partes por cada millón, respectivamente.

Estos resultados han alcanzado una sensibilidad mucho mayor que la lograda hasta la fecha mediante otros sensores ópticos.

El nuevo sensor podría tener muchas ventajas sobre los actuales métodos de detección de bombas. Los perros que detectan explosivos con el olfato son caros de entrenar, y pueden cansarse. Otro método, el de usar un hisopo para comprobar la presencia de residuo de explosivo, tiene una sensibilidad modesta y requiere contacto físico. La nueva tecnología podría llevar a un chip detector de bombas para un dispositivo portátil que pueda detectar las trazas ínfimas de vapor dejadas en el aire por un explosivo.

El sensor podría ser también desarrollado en forma de alarma para detectar la presencia en un terreno de minas terrestres que no han explotado y que de otra forma son difíciles de descubrir. Según las Naciones Unidas, las minas matan de 15.000 a 20.000 personas cada año. La mayor parte de las víctimas son niños, mujeres y ancianos.

Inestable y hambriento de electrones

detectorEl sensor de plasmón de nanoescala utilizado en los experimentos de laboratorio es mucho menor que otros detectores de explosivos en el mercado.

Se compone de una capa de sulfuro de cadmio, un semiconductor, que se coloca encima de una hoja de plata con una capa de fluoruro de magnesio en el medio.

En el diseño del dispositivo, los investigadores aprovecharon la composición química de muchos explosivos, particularmente Nitrocompuestos como DNT y su pariente más conocido, TNT.

No sólo los grupos nitro inestable hacen los productos químicos más explosivos, también son característicamente electrón deficientes, que dijeron los investigadores.

Esta cualidad aumenta la interacción de las moléculas con defectos superficiales naturales de los semiconductores. El dispositivo funciona mediante la detección de la creciente intensidad de la señal luminosa que se produce como resultado de esta interacción.

Uso potencial para detectar un explosivo difícil de detectar

“Pensamos que a mayor deficiencia del electrónes en los explosivos conduce a una mayor interacción con el sensor de semiconductor,” dijo la autora del estudio co-lead Sadao Ota, ex estudiante de doctorado en laboratorio de Zhang que ahora es profesor adjunto de química en la Universidad de Tokio.

Debido a esto, los investigadores tienen la esperanza de poder detectar con su sensor láser plasmon el tetranitrato de pentaeritritol, o PETN, un compuesto explosivo considerado uno de los favoritos de los terroristas. Pequeñas cantidades de este explosivo suponen una poderosa explosión, y porque es de plástico, este escapa a las máquinas de rayos x cuando no está conectado a detonadores.

Este es el explosivo encontrado en la bomba de zapato de Richard Reid en 2001 y la bomba de la ropa interior de Umar Farouk Abdulmtallab en 2009.

FUENTES:

http://noticiasdelaciencia.com/not/11133/aumento-espectacular-en-la-sensibilidad-de-detectores-de-explosivos/

http://newscenter.berkeley.edu/2014/07/20/plasmon-laser-bomb-detection/

TRADUCCIÓN: Jorge López Calderón

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