Microcantilever herkent explosieven aan thermische respons

Amerikaanse en Deense onderzoekers hebben een micromechanische sensor ontwikkeld die minieme concentraties van een explosieve stof kan detecteren, en ook nog het verschil ziet met niet-explosieve organische moleculen. Er valt een nuttig instrument voor terrorismebestrijding van te maken, zo schrijven ze in Review of Scientific Instruments.

De sensor bouwt voort op bestaande ‘microcantilevers’, waarvan de trillingsfrequentie verandert wanneer ze moleculen adsorberen. Zulke ‘MEMS-sensoren’ zijn niet specifiek voor een bepaald type molecuul; ze meten de massa van alles wat ze tegenkomen. Je kunt ze wel selectief máken door ze te coaten met een stof die alleen de gewenste moleculen bindt. Maar hoe selectiever die binding, des te moeilijker wordt het om de vangst er achteraf weer af te krijgen.

De onderzoekers hebben nu bedacht om de cantilevers niet chemisch te coaten, maar er micro-verwarmingselementjes in te zetten. Door de kleine afmetingen kun je ze binnen een paar milliseconden gloeiend heet stoken. En dan blijken explosieve moleculen een heel andere ‘thermische respons’ te vertonen dan niet-explosieve: het is een beetje overdreven om van een ontploffing te spreken, maar tamelijk heftig reageren doen ze wel.

Bijkomend voordeel is dat de cantilevers effectief worden schoongebrand en direct klaar zijn voor de volgende meting.

De onderzoekers hebben het in het lab uitgeprobeerd met trinitrotolueen, pentaerythritoltetranitraat en cyclotrimethyleentrinitromine. De thermische respons bleek in alle gevallen uniek en reproduceerbaar, waarbij de detectiegrens op 600 picogram lag.

De eerste veldtests staan gepland voor later dit jaar.

bron: American Institute of Physics