جهاز استشعار لكشف المتفجرات المخبأة في الأحذية

يمكن أن يؤدي التطوير إلى تطوير أجهزة رخيصة وبسيطة يمكن استخدامها لفحص البضائع والركاب الذين يمرون عبر المطارات وأماكن أخرى

قام كيميائيون من جامعة إلينوي بتطوير جهاز استشعار بسيط للكشف عن المتفجرات المخبأة في الأحذية. يمكن أن يؤدي هذا التطوير إلى تطوير أجهزة رخيصة وبسيطة يمكن استخدامها لفحص البضائع والركاب الذين يمرون عبر المطارات وأماكن أخرى.

ثلاثي الأسيتون ثلاثي بيروكسيد (TATP، ويكيبيديا) وهي مادة متفجرة قوية استخدمت في السنوات الأخيرة في عدة محاولات لشن هجمات إرهابية. يمكن تحضير هذه المادة المتفجرة بسهولة من أكثر المواد المتاحة (بيروكسيد الهيدروجين والأسيتون) وحتى الآن كان اكتشافها يمثل تحديًا مثيرًا للمشاكل - فهي "شفافة" لمعظم طرق الاستشعار الكيميائية المعتادة: فهي لا تتوهج ولا تتوهج. تتأثر بالأشعة فوق البنفسجية وليست حساسة للتأين.

إن الطرق القليلة الموجودة للكشف عن هذه المادة المتفجرة لا تنطبق على الاستخدام الأرضي في المطارات، فهي تتطلب معدات كبيرة ومكلفة، أو تحضيرًا دقيقًا للعينة أو تركيزات عالية نسبيًا من المادة في شكلها الصلب أو السائل. أي أنه لا توجد طريقة بسيطة للكشف عن أبخرة TATP.

قام العالم كينيث سوسليك، أستاذ الكيمياء في جامعة إلينوي، بتطوير نظام استشعار لوني (طريقة تحليلية تعتمد على الحصول على ظلال مختلفة من الألوان، ويكيبيديا) قادر على الكشف الكمي عن مستويات منخفضة جدًا من أبخرة المادة - تصل إلى جزأين لكل مليار (ppb). تم توضيح تفاصيل المستشعر المبتكر في مقال نشر في المجلة العلمية Journal of the American Chemical Society.

من أجل بناء المصفوفة، قام الباحثون بطباعة سلسلة من 16 نقطة صغيرة - كل واحدة منها بلون مختلف (صبغة) - على سطح بلاستيكي غير نشط. يقوم المحفز الحمضي الصلب بتكسير المادة المتفجرة إلى مكوناتها القابلة للقياس، مما يتسبب في تغيير لون الأصباغ، على غرار ورق عباد الشمس.

ويتغير كل لون لونه حسب تركيز المادة المتفجرة في الهواء. يمكن عرض المصفوفة رقميًا باستخدام ماسح ضوئي قياسي لسطح المكتب أو باستخدام كاميرا إلكترونية غير مكلفة قبل التعرض للهواء وبعده مباشرة. ويشير الباحث إلى أنه "تخيل جهاز استشعار بحجم طابع البريد قادر على شم المتفجرات المخبأة في الأحذية ببساطة عن طريق استخدام كاميرا رقمية تلاحظ تغير ألوان نقاط الاستشعار". إن الطريقة التي يتغير بها اللون تشكل "بصمة" جزيئية فريدة من نوعها لـ TATP لكل تركيز، ونحن قادرون على تحديد موقعه وكميته في غضون ثوانٍ قليلة."

المستشعر حساس بشكل فريد لـ TATP. وعلى عكس العديد من أجهزة الاستشعار الكيميائية الأخرى، لا يتأثر الجهاز المبتكر بالتغيرات في الرطوبة أو التعرض لمواد أخرى، مثل مستحضرات التجميل (بعد الحلاقة، مزيل العرق، شامبو الشعر) أو المنظفات. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتمتع بفترة صلاحية طويلة، مما يسمح لقسم الأمن في المطارات، وكذلك في أماكن أخرى، بتجهيز كمية كبيرة ومتاحة منه.

إلى جانب عرض الباحثين لطريقة الاستشعار الخاصة بهم باستخدام ماسح ضوئي مكتبي، قاموا أيضًا بتطوير جهاز محمول يمثل نموذجًا أوليًا للنظام. ويتكون الجهاز المحمول، المناسب للمسح البسيط للأمتعة أو الأحذية، من مكونات إضاءة LED بيضاء رخيصة الثمن وكاميرا رقمية قياسية مماثلة لتلك الموجودة في الهواتف المحمولة. ويشير الباحث إلى أن "القدرة على حمل الجهاز، الذي هو حاليًا في مراحل التسويق، تنتج عملية متنقلة وحساسة وسريعة ورخيصة".

وقال الباحث: "من المزايا العظيمة لهذه التكنولوجيا أنها تستخدم مكونات متاحة ورخيصة نسبيا".

معلومات حول المستشعر