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.
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