Supersensor für Sprengstoffe

Auch Sprengstoffe im festen Aggregatzustand geben einzelne Moleküle an die umgebende Luft ab; dies ist die Voraussetzung dafür, dass man Hunde zur Sprengstoffsuche abrichten kann. Während Trinitrotoluol (TNT) aufgrund seines relativ (!) hohen Dampfdrucks Konzentrationen von 10⁻⁹ (ppb oder 1 Molekül pro 1 Milliarde Luftmoleküle) erreicht, sind es bei anderen Sprengstoffen nur ppt (10⁻¹²) oder gar ppq (10⁻¹⁵). Hier versagen selbst Spürhunde, aber ein neuer Detektor kann auch diese Moleküle nachweisen.

In diesem Detektor dienen Feldeffekttransistoren mit feinsten Fäden aus Bor-dotiertem Silicium als Sensoren; dabei sorgt Bor für positiv geladene „Löcher“ im Kristallgitter des Halbleiters Silicium (p-Silicium) und vervielfacht dessen Leitungsgeschwindigkeit. Die Fäden wiederum sind mit chemischen Verbindungen beschichtet, die als potenzielle Rezeptoren der Sprengstoffmoleküle dienen und im Fall einer (mehr oder weniger intensiven) Ligandenbindung das elektrische Feld spezifisch verändern. Acht Subsensoren mit acht verschiedenen Verbindungen erzeugen im Zusammenspiel für jeden Sprengstoff ein für ihn typisches Muster. Auch die mit herkömmlichen Methoden nur schwer detektierbaren Peroxid-Sprengstoffe lassen sich mit dem Sensor gut nachweisen, nämlich mithilfe von Zinkoxid auf den Fäden.

Obwohl nicht nur Militär, sondern auch Polizei, Katastrophenschutz und die zivile Luftfahrt Interesse an dem Supersensor haben dürften, wurde noch nicht vermeldet, ob der Prototyp aus dem Labor zu einem serienmäßig herstellbaren Produkt weiterentwickelt werden soll. 

Quelle: Lichtenstein A, et al. Supersensitive fingerprinting of explosives by chemically modified nanosensors arrays. Nat Commun 2014;24(5):4195