p Nova tecnologia em desenvolvimento na Universidade da Califórnia, Berkeley, poderia em breve oferecer aos cães farejadores uma competição séria. p Uma equipe de pesquisadores liderada por Xiang Zhang, Professor de engenharia mecânica da UC Berkeley, descobriu uma maneira de aumentar drasticamente a sensibilidade de um sensor de plasmon baseado em luz para detectar concentrações incrivelmente minúsculas de explosivos. Eles observaram que ele poderia ser potencialmente usado para farejar um explosivo difícil de detectar, popular entre terroristas.

p Suas descobertas serão publicadas no domingo, 20 de julho na publicação online avançada da revista Nature Nanotechnology .

p Eles testaram o sensor com vários explosivos - 2, 4-dinitrotolueno (DNT), nitrato de amônio e nitrobenzeno - e descobriu que o dispositivo detectou com sucesso os produtos químicos transportados pelo ar em concentrações de 0,67 partes por bilhão, 0,4 partes por bilhão e 7,2 partes por milhão, respectivamente. Uma parte por bilhão seria semelhante a uma folha de grama em um campo de futebol.

p Os pesquisadores notaram que isso é muito mais sensível do que os resultados publicados até agora para outros sensores ópticos.

p "Os sensores óticos explosivos são muito sensíveis e compactos, "disse Zhang, que também é diretor da Divisão de Ciência de Materiais do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e diretor do Centro de Ciência e Engenharia em Nanoescala da National Science Foundation na UC Berkeley. "A capacidade de ampliar um pequeno traço de um explosivo para criar um sinal detectável é um grande desenvolvimento na tecnologia de sensor de plasmon, que é uma das ferramentas mais poderosas que temos hoje. "

p O novo sensor pode ter muitas vantagens sobre os métodos atuais de detecção de bombas.

p "Cães farejadores são caros de treinar e podem ficar cansados, "disse o co-autor do estudo Ren-Min Ma, um professor assistente de física na Universidade de Pequim que fez esse trabalho quando era um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Zhang. “Outra coisa que vemos nos aeroportos é o uso de cotonetes para verificar se há resíduos explosivos, mas esses têm sensibilidade relativamente baixa e requerem contato físico. Nossa tecnologia pode levar a um chip de detecção de bomba para um dispositivo portátil que pode detectar o minúsculo vestígio de vapor no ar das pequenas moléculas do explosivo. "

p O sensor também pode ser desenvolvido em um alarme para minas terrestres não explodidas que são difíceis de detectar, disseram os pesquisadores. De acordo com as Nações Unidas, minas terrestres matam 15, 000 a 20, 000 pessoas todos os anos. A maioria das vítimas são crianças, mulheres e idosos.

p Instável e com fome de elétrons

p O sensor de plasmon em nanoescala usado nos experimentos de laboratório é muito menor do que outros detectores de explosivos no mercado. Consiste em uma camada de sulfeto de cádmio, um semicondutor, colocado em cima de uma folha de prata com uma camada de fluoreto de magnésio no meio.

p Ao projetar o dispositivo, os pesquisadores aproveitaram a composição química de muitos explosivos, particularmente nitrocompostos, como DNT e seu parente mais conhecido, TNT. Não só os grupos nitro instáveis ​​tornam os produtos químicos mais explosivos, eles também são caracteristicamente deficientes em elétrons, disseram os pesquisadores. Essa qualidade aumenta a interação das moléculas com os defeitos naturais da superfície do semicondutor. O dispositivo funciona detectando o aumento da intensidade do sinal de luz que ocorre como resultado dessa interação.

p Uso potencial para detectar explosivos difíceis de detectar

p "Acreditamos que a maior deficiência de elétrons dos explosivos leva a uma interação mais forte com o sensor semicondutor, "disse o co-autor do estudo Sadao Ota, um ex-Ph.D. estudante no laboratório de Zhang que agora é professor assistente de química na Universidade de Tóquio.

p Por causa disso, os pesquisadores estão esperançosos de que seu sensor a laser de plasmon possa detectar o tetranitrato de pentaeritritol, ou PETN, um composto explosivo considerado o favorito dos terroristas. Pequenas quantidades dele têm um efeito poderoso, e porque é de plástico, ele escapa de máquinas de raio-x quando não está conectado a detonadores. É o explosivo encontrado na bomba do sapato de Richard Reid em 2001 e na bomba da cueca de Umar Farouk Abdulmtallab em 2009.

p O procurador-geral dos Estados Unidos, Eric Holder Jr., foi recentemente citado em reportagens como tendo "extremo, extrema preocupação "com os fabricantes de bombas iemenitas unindo forças com militantes sírios para desenvolver essas bombas difíceis de detectar, que pode ser escondido em telefones celulares e dispositivos móveis.

p "O PETN tem mais grupos nitro funcionais e é mais deficiente em elétrons do que o DNT que detectamos em nossos experimentos, então a sensibilidade do nosso dispositivo deve ser ainda maior do que com DNT, "disse a mãe.

p Sensores de plasmon de última geração

p O sensor representa o mais recente marco na tecnologia de sensores de plasma de superfície, que agora é usado no campo médico para detectar biomarcadores nos estágios iniciais da doença.

p A capacidade de aumentar a sensibilidade dos sensores ópticos era tradicionalmente restrita pelo limite de difração, uma limitação na física fundamental que força uma compensação entre por quanto tempo e quão pequena a luz pode ser capturada. Ao acoplar ondas eletromagnéticas com plasmons de superfície, os elétrons oscilantes encontrados na superfície dos metais, pesquisadores foram capazes de espremer a luz em espaços nanométricos, mas sustentar a energia confinada foi um desafio porque a luz tende a se dissipar na superfície do metal.

p O novo dispositivo se baseia em trabalhos anteriores em lasers de plasmon do laboratório de Zhang que compensou esse vazamento de luz usando refletores para fazer os plasmons de superfície saltarem para frente e para trás dentro do sensor - semelhante à forma como as ondas sonoras são refletidas pela sala em uma galeria silenciosa - e usando o ganho óptico do semicondutor para amplificar a energia da luz.

p Zhang disse que o sensor amplificado cria um sinal muito mais forte do que os sensores passivos de plasmon atualmente disponíveis, que funcionam detectando mudanças no comprimento de onda da luz. "A diferença de intensidade é semelhante a passar de uma lâmpada para um abajur de mesa para um apontador laser, ", disse ele." Nós criamos um sinal mais nítido que torna mais fácil detectar mudanças ainda menores para pequenos traços de explosivos no ar. "