שבב ננומטרי לאיתור חומרי-נפץ

השבב מצליח לאתר חומרי-נפץ באוויר בריכוזים נמוכים ביותר של מספר מולקולות מתוך 1000 טריליון (אלף מיליארד).

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
חיישן ננו-טכנולוגי פורץ דרך מצליח לחוש את נוכחותן של מולקולות חומרי-נפץ טוב יותר מאפו של כלב. ההתקן הוא מכשיר נייד, זול ומדויק להפליא, כזה המצליח לאתר חומרי-נפץ באוויר בריכוזים נמוכים ביותר של מספר מולקולות מתוך 1000 טריליון (אלף מיליארד).

כוחות ביטחון ברחבי העולם כולו מסתמכים על ציוד מתוחכם, על אנשי מקצוע מיומנים ועל כלבי גישוש לשם אבטחתם של נמלי-תעופה ואזורים ציבוריים אחרים לשם הגנה מפני מתקפות טרור. שבב אלקטרוני חדשני ומהפכני הכולל בתוכו חיישנים כימיים ננומטריים מיועד להקל על עבודתם.

החיישן החדשני, פרי פיתוחו של פרופסור פרננדו פטולסקי מביה”ס לכימיה והמרכז לננו-מדעים ולננו-טכנולוגיה באוניברסיטת תל-אביב, מצליח לחוש במולקולת חומרי-נפץ באופן יעיל יותר מאשר אפו של כלב. ממצאי המחקר פורסמו לאחרונה בכתב-העת המדעי Nature Communications. חיישנים קיימים לאיתור חומרי-נפץ הם מכשירים יקרים, מגושמים המחייבים ניתוח מקצועי של הממצאים. בניגוד לכך, ההתקן החדש הוא מכשיר נייד, זול ומדויק להפליא, כזה המצליח לאתר חומרי-נפץ באוויר בריכוזים נמוכים ביותר של מספר מולקולות מתוך 1000 טריליון (אלף מיליארד).

“בעזרת שבב זעיר יחיד המורכב ממאות חיישנים רגישים במיוחד, אנו מסוגלים לחשוף עקבות מזעריות מאוד של חומרי-נפץ נדיפים במיוחד בדגימות אוויר, לאפיין אותם במדויק ולהבדיל אותם מחומרים אחרים לא-מסוכנים,” אמר פרופסור פטולסקי, אחד מהחוקרים המצליחים בתחום הננו-טכנולוגיה. “בזמן אמת, המכשיר שלנו מסוגל לאתר צורונים מולקולאריים קטנים באוויר ברמת ריכוזים נמוכים במיוחד (parts-per-quadrillion), רמה הרגישה יותר בארבעה-חמישה סדרי גודל מכל שיטת גילוי קיימת אחרת, ורמה הרגישה יותר בשניים-שלושה סדרי גודל מרמת הרגישות של כלב. “השבב שלנו יכול לאתר אפילו חומרי-נפץ מאולתרים, כגון טריאצטון (TATP, triacetone triperoxide), חומר-נפץ המשמש במתקפות טרור של מתאבדים, הן בישראל והן ברחבי העולם,” הוסיף ואמר פרופסור פטולסקי.

מקבצים של ננו-טרנזיסטורים המשמשים באב-הטיפוס של החיישן רגישים במיוחד לכימיקלים, ואלו גורמים לשינויים במוליכות החשמלית של החיישן ברגע המגע שלהם עם פני השטח של השבב. ברגע שאפילו מולקולה יחידה של חומר-נפץ באה במגע עם החיישנים, היא נקשרת אליהם ויוזמת ניתוח מתמטי מדויק ומהיר של החומר. “בע”ח מושפעים ממצב-רוחם, ממזג-האוויר, ממצב בריאותם, מעומס העבודה שהוטל עליהם, ממצב רווי-ביתר של מערכת הריח שלהם וכיו”ב,” אמר פרופסור פטולסקי. “בנוסף, הם גם לא יכולים לומר לנו מה הם מריחים. מערכות חישה אוטומטיות הן מועמדות יעילות יותר מכלבים, והן פועלות טוב לפחות ואפילו טוב יותר מהטבע. זוהי לא משימה קלה, אולם הצלחנו להשיג אותה באמצעות פיתוח של טכנולוגיות חדשניות כדוגמת החיישן שלנו.”

http://www.youtube.com/watch?v=IWGsZo7svvo

החיישן לאיתור עקבות חומר-הנפץ, הנמצא עדיין בשלב אב-הטיפוס, יכול לזהות מספר סוגים שונים של חומרי-נפץ בגובה של מספר מטרים מעל הקרקע בזמן אמת. החיישן נבדק והצליח לזהות חומרי-נפץ נפוצים כגון, , TNT (ויקיפדיה), RDX (ויקיפדיה) ו-HMX (ויקיפדיה), המשמשים בשיטות פיצוץ מסחריות וביישומים צבאיים, וכן גם חומרי-נפץ המבוססים על על-תחמוצות (פראוקסידים) כגון TATP (ויקיפדיה) ו-HMTD (ויקיפדיה).  כאשר האחרונים משמשים בפצצות תוצרת בית והם קשים לאיתור באמצעות הטכנולוגיות הקיימות.
“בפריצת הדרך שלנו טמון הפוטנציאל לשנות כליל את האופן שבו אנו מזהים חומרים מסוכנים, מה שבוודאי יספק לאזרחים הרבה יותר ביטחון,” אמר פרופסור פטולסקי. “איתור מהיר ורגיש יותר של כמויות זעירות של חומרי-נפץ באוויר יספק לנו עולם טוב ובטוח יותר.”

החברה טרייסנס (Tracense) השקיעה מעל 10 מיליוני דולרים במחקר ובפיתוח של ההתקן מאז שנת 2007, והחוקרים מקווים לשווק את המכשיר בשנה הבאה. פרופסור פטולסקי וצוות המחקר שלו מבצעים כעת מבדקי שטח רבים ונרחבים בהתקני אב-הטיפוס של החיישן החדש.

הידיעה על המחקר

אתר החברה