Nanotecnologia que detecta explosivos

La detección de explosivos se ha convertido en un tema muy importante en los últimos años. La cantidad de ataques terroristas y los atentados suicidas en particular ha aumentado dramáticamente en los últimos años. Un número significativo de las víctimas en Iraq y Afganistán han sido causadas por artefactos explosivos improvisados ​​(IED). La detección temprana de dispositivos explosivos ocultos tiene, por lo tanto, el potencial de salvar muchas vidas.

Nanosensores para explosivos

Los explosivos típicamente utilizados por terroristas e insurgentes solo emiten cantidades increíblemente pequeñas de gas detectable. Los sistemas existentes que son capaces de detectar compuestos en la fase gaseosa a niveles tan bajos son grandes, poco manejables y muy costosos. También tienen sensibilidad y selectividad limitadas; no hay forma de saber qué sustancia explosiva se ha detectado.

A medida que los nanomateriales se vuelven más accesibles para dispositivos comerciales, se ha demostrado un gran interés en su uso para desarrollar sistemas de detección de nivel de rastreo para explosivos que superan todos estos problemas. Debido a la naturaleza única y las propiedades sintonizables de los nanomateriales, como los nanotubos de carbono, los nanohilos y otras nanoestructuras, podrían ser posibles sistemas de mano o portátiles que sean sensibles hasta el nivel molecular.

Sensores de "nariz electrónica"

El concepto de "nariz electrónica" ha estado en desarrollo desde la década de 1980; el objetivo es utilizar sensores electrónicos y tecnología de reconocimiento de patrones para imitar las capacidades de detección de la nariz humana.

Con la incorporación de sensores nano mejorados y los avances en las tecnologías de inteligencia artificial, como las redes neuronales, se han desarrollado narices electrónicas que pueden detectar e identificar cantidades increíblemente pequeñas de sustancias químicas en el aire.

Nanomateriales en sistemas de detección de explosivos

Los nanotubos de carbono, los nanohilos y otros materiales nanoestructurados tienen áreas de superficie muy elevadas y un conjunto único de propiedades ópticas, mecánicas y eléctricas, que los hacen ideales para la explotación en la detección de moléculas de alta sensibilidad.

 
Una revisión de Microcantilevers para detectar aplicaciones

Una configuración típica implicaría una serie de sensores de tamaño nanométrico conectados en un circuito. Cada unidad de sensor reacciona a la adsorción de moléculas de analito, como trazas de explosivos, cambiando la señal eléctrica de una manera única. La combinación de respuestas de toda la matriz produce una medición complicada similar a una huella dactilar.

El análisis de estas señales mediante redes neuronales de aprendizaje de patrones crea una base de datos de firmas para sustancias conocidas, que luego pueden aplicarse en el campo para detectar pequeños rastros de explosivos y determinar qué sustancias químicas están presentes. Esto será de gran utilidad para el personal de seguridad que trabaja en primera línea, para determinar la naturaleza y la magnitud del riesgo potencial cuando se detectan explosivos.

 Sensores nanomecánicos

Un enfoque alternativo a los sensores de adsorción química es utilizar la respuesta nanomecánica de los voladizos. Cuando las moléculas se adsorben a un voladizo a nanoescala, causan un estrés mecánico que podría usarse para detectar masas hasta una sola molécula. El sistema sensor puede hacerse selectivo para una sustancia particular con un recubrimiento químico.

Aunque el potencial de los sensores nanomecánicos aún no se ha realizado del todo, son una tecnología más madura que los sensores basados ​​en nanohilos y nanotubos, ya que estos materiales no han estado disponibles para los investigadores durante mucho tiempo y tienen altos costos de fabricación asociados.

Los ataques terroristas y la guerra en el Medio Oriente están proporcionando grandes incentivos para el desarrollo de sistemas más portátiles y más sensibles para la detección de artefactos explosivos. La nanotecnología está proporcionando los medios para que los investigadores y las empresas creen dispositivos sensores que harán una gran diferencia en la forma en que se libran estas batallas.

Si bien la tecnología está un poco fuera de uso comercial, las aplicaciones militares significan que hay más fondos disponibles para nuevas tecnologías. Este impulso para poner la nanotecnología en juego en este mercado en particular puede tener repercusiones en otras aplicaciones menos centradas en el ámbito militar, al permitir que el costo inicial de fabricar nanomateriales listos para el mercado se supere con mayor facilidad.