Kleinste Konzentrationen

Laser konkurrieren Bomben-Spürhunden

publiziert: Mittwoch, 23. Jul 2014 / 11:59 Uhr
Die Technik könnte Spürnase ausstechen.
Die Technik könnte Spürnase ausstechen.

Berkeley - Geht es nach Forschern der University of California (UC), Berkeley, könnten winzige Laser-Sensoren bald echte Konkurrenz für Bomben-Spürhunde werden.

Denn das Team hat es geschafft, mit einem derartigen Sensor geringe Spuren verschiedener Sprengstoffe nachzuweisen. Teils schlägt es bei Konzentrationen von weniger als einem Teilchen pro Milliarde an. Die Wissenschaftler sind zudem zuversichtlich, dass ihr Laser-Sensor auch für schwer nachweisbare Sprengstoffe geeignet ist, die bei Terroristen beliebt sind.

Vorteile gegenüber anderen Tools

«Optische Sprengstoff-Sensoren sind sehr empfindlich und kompakt», betont Xiang Zhang, Professor für Maschinenbau an der UC Berkeley. Mit der jetzt erzielten Empfindlichkeit könnten sie noch grössere Bedeutung erlangen, da sie klare Vorteile gegenüber anderen Suchmethoden haben.

«Bomben-Spürhunde sind teuer in der Ausbildung und können ermüden», meint der vormalige Berkeley-Postdoc Ren-Min Ma, mittlerweile Physikprofessor an der Peking-Universität. Sprengstoffspuren mittels Tupfer zu suchen, ist wiederum nicht sehr empfindlich und erfordert direkten Kontakt. Ein präzises, tragbares Gerät mit Laser-Sensor wäre eine attraktive Alternative.

Neue hochempfindliche Spürnase

Das UC-Berkeley-Team nutzt einen Plasmonen-Laser-Sensor, der dank der Schwingungen von Elektronen an Metalloberflächen funktioniert. Die nanoskalige Neuentwicklung nutzt dabei einen dreischichtigen Aufbau, bei dem eine Lage halbleitendes Cadmiumsulfid über einer dünnen Schicht Magnesiumfluorid auf Silber aufgebracht ist.

Diese Konstruktion ergibt einen sehr empfindlichen Detektor. In Nature Nanotechnology veröffentlichten Tests zufolge kann er die Sprengstoffe 2,4-Dinitrotoluol (DNT) und Ammoniumnitrat in winzigen Konzentrationen von 0,67 beziehungsweise 0,4 Teilchen pro Milliarde nachweisen. Die Forscher gehen davon aus, dass ihr Sensor auch Nitropenta (PETN) nachweisen kann. Dieser Plastiksprengstoff ist 2001 durch den «Schuhbomber» Richard Reid bekannt geworden und gilt auch als beliebt bei der Al-Kaida.

Nur geringe Mengen an Sprengstoff haben grosse Wirkung. Mit Röntgengeräten ist PETN nicht nachweisbar, solange es nicht mit einem Zünder verbunden ist. «PETN hat mehr funktionale Nitrogruppen und einen grösseren Elektronenmangel als DNT», sagt Ma. Eben diese Eigenschaften sind es offenbar, die den Sensor bei DNT anschlagen lassen. Also sollte er bei Nitropenta theoretisch noch empfindlicher sein. Ausserdem ist angedacht, den Laser als Detektor für vergrabene Landminen zu nutzen.

(bert/pte)

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