محققان با استفاده از لایه نازک نیمه‌هادی موفق به ساخت حسگر نانومقیاسی برای شناسایی مقادیر بسیار کم مواد منفجره شدند.
نانوحسگر بسیار حساس برای شناسایی مواد منفجره
یک تیم تحقیقاتی به رهبری ژیانگ ژانگ از دانشگاه کالیفرنیا موفق به ساخت حسگر پلاسمونی نوری شدند که حساسیت بالایی در شناسایی مواد منفجره دارد. این حسگر حتی مقادیر بسیار کم از این مواد را شناسایی می‌کند. این یافته می‌تواند برای مقابله با تروریستم مورد استفاده قرار گیرد.
نتایج آزمایش‌های انجام شده روی این حسگر با دی‌نیتروتولوئن (نوعی ماده منفجره) نشان می‌دهد که این دستگاه قادر به شناسایی ۰٫۶۷ ppm از این ماده است که برای درک بهتر این مقیاس می‌توان گفت که یافتن این مقدار از ماده منفجر مانند یافتن یک پر کاه در یک زمین فوتبال است. از این حسگر می‌توان در معادن نیز استفاده کرد تا وجود گازهای منفجره را به معدنچی‌ها هشدار دهد. هر ساله ۱۵ تا ۲۰ هزار نفر در معادن سراسر جهان جان خود را از دست می‌دهند.
این حسگر نانومقیاس پلاسمونی ابعاد بسیار کوچکتری نسبت به همتایان خود دارد. برای ساخت این نانوحسگر از لایه نازکی از جنس سولفید کادمیم استفاده شده‌است که روی بستری از جنس نقره قرار دارد. میان این دو لایه نیز، ورقی از جنس فلورید منگنز قرار دارد.
مواد منفجره دارای گروه‌های آمینی بوده که بسیار ناپایدار و فعال هستند، بنابراین با نزدیک شدن به این نانوحسگر می‌توانند با نقص‌های ساختاری روی نیمه‌هادی برهم‌کنش دهند که برایند این برهم‌کنش سیگنال نوری است.
سادوا اوتا از محققان این پروژه می‌گوید: «ما معتقدیم که خاصیت الکترون‌خواهی شدید در ترکیبات موجود در مواد منفجره موجب برهم‌کنش شدیدی با حسگر نیمه‌هادی می‌شود.»
محققان این پروژه معتقداند که این حسگر لیزری پلاسمونی می‌تواند پنتااریتریتول تترانیترات (PETN) که یک ماده منفجر پرکاربرد در فعالیت‌های تروریستی است را شناسایی کند. این ماده در سال ۲۰۰۹ توسط عمر فاروک ابوالمطلب و در سال ۲۰۰۱ توسط ریچارد رید در دو فعالیت تروریستی مورد استفاده قرار گرفت.
تاکنون بهبود حساسیت حسگرهای نوری به دلیل وجود محدودیت پراش با دشواری‌هایی روبرو بوده است. محققان با جفت کردن امواج الکترومغناطیس با پلاسمون‌های سطحی موفق به فشردن نور و محدود کردن آن در مقیاس نانو شدند. این گروه برای بهبود حساسیت این حسگر، انعکاس‌دهنده‌هایی در آن به کار بردند که موجب کاهش از دست رفتن سیگنال تولید شده در این دستگاه می‌شود.
