Per prevenire attacchi terroristici negli aeroporti, sarebbe utile rilevare in modo semplice e affidabile concentrazioni estremamente basse di esplosivi. Nonostante lo sviluppo di varie tecnologie di sensori, i cani continuano ad essere i rilevatori più efficienti. Nel diario Angewandte Chemie , un team tedesco e francese ha ora descritto un tipo di sensore micromeccanico con una struttura derivata dagli organi di senso delle farfalle.
Un approccio utilizzato per i sensori si basa sui microcantilever. Questi sono minuscoli cantilever flessibili come quelli usati per scansionare le superfici con i microscopi a forza atomica. Quando vengono utilizzati in "nasi chimici", i microcantilever sono rivestiti con un materiale che si lega specificamente agli analiti rilevati. I cantilever possono vibrare come molle. Quando le molecole di analita sono legate a un microcantilever, la sua massa cambia insieme alla sua frequenza di vibrazione. Questo cambiamento può essere misurato.
A causa della loro pressione di vapore molto bassa a temperatura ambiente, l'estremamente sensibile, il rilevamento affidabile di esplosivi rimane una grande sfida. Al fine di rendere i microcantilever più sensibili all'esplosivo trinitrotoluene (TNT), gruppi di ricerca guidati da Denis Spitzer presso l'Istituto di ricerca franco-tedesco di Saint Louis e Valérie Keller presso il Laboratoire des Matériaux, Surfaces et Procédés pour la Catalyze a Strasburgo si sono ora ispirati all'organo di senso altamente sensibile di alcuni tipi di farfalla. Le falene della seta maschi usano questo organo per riconoscere le molecole di feromoni escrete dalle femmine mentre atterrano sulle sue ampie antenne. Queste antenne sono ricoperte di sensilla, che sono peli porosi contenenti neuroni chemosensing.
Gli scienziati hanno equipaggiato i loro microcantilever come le antenne delle farfalle. Li hanno rivestiti con un denso strato tridimensionale ordinato di nanotubi di biossido di titanio orientati verticalmente, come la farfalla sensilla. Questo ha diversi vantaggi:la superficie specifica dei microcantilever è notevolmente aumentata; il biossido di titanio si lega bene alle sostanze che contengono gruppi nitro, che sono caratteristici di TNT e altri esplosivi; anche, i tubi hanno una struttura aperta, che migliora il movimento della massa e garantisce una risposta rapida del sensore.
I tubi sono lunghi circa 1700 nm e hanno un diametro esterno di circa 100 nm e uno spessore di parete di 20 nm. Ogni cantilever contiene circa 500, 000 di questi nanotubi.
A scopo di prova, i ricercatori hanno vaporizzato il TNA riscaldando un minuscolo cristallo. Il sensore è stato in grado di rilevare concentrazioni inferiori a una parte per trilione (ppt) entro 3 minuti. I ricercatori stanno ora lavorando alla costruzione di un sistema di rilevamento selettivo di esplosivi o altri gas basato su questo metodo.
