Nieuwe nanosensoren voor het opsporen van TNT
[cid:image003.jpg@01D23A6C.44553700]
Een nieuwe type sensor zou op termijn de snuffelhond wel eens kunnen vervangen
bij het opsporen van explosieven zoals TNT. Wetenschappers van onder meer de TU
Delft publiceren hier vandaag over in het wetenschappelijke tijdschrift Nano
Letters van de American Chemical Society.
Kooistructuren
‘We hebben voor het eerst moleculen met een lantaarnvormige kooistructuur
toegepast voor de fabricage van gevoelige nanosensoren die explosieve stoffen
als TNT kunnen detecteren’, zegt onderzoeker Louis de Smet (verbonden aan de TU
Delft en Wageningen Universiteit).
‘Deze kooistructuren hebben een inhoud van ongeveer 1 kubieke nanometer, waarin
als een maatpak precies één TNT-molecuul past.’ Onderzoekers van de TU Delft,
Universiteit Twente, Philips Research, de City University of Hong Kong en de
University of Melbourne hebben een ultradun laagje van deze speciaal ontworpen
kooitjes chemisch vastgezet op het oppervlak van een sensorchip die daarmee
enkele tientallen gevoelige nanosensoren bevat. Eén kooitje is niet genoeg voor
detectie.
Poreus
‘Poreuze moleculen worden wel vaker gebruikt voor het afvangen van moleculen
uit de omgeving’, zegt De Smet. ‘Bij relatief kleine moleculen zoals bij
explosieven is de uitdaging te zorgen dat de kooistructuur niet alleen de goede
grootte heeft, maar ook de goede ‘ankerpunten’ zodat het molecuul op zijn plek
klikt – en daardoor te detecteren is. In dit werk gebruiken we daarom laagjes
bestaande uit zogenaamde MOP-moleculen (Metal-Organic Polyhedra). Door te
variëren met een groot aantal geometrische en elektronische eigenschappen van
deze complexe kooimoleculen, weten we de gezochte ‘explosieve’ moleculen te
vangen. En de aanwezigheid van zo’n molecuul zorgt er tevens voor dat de
elektrische geleiding van onderliggende silicium nanodraadjes op een heel
karakteristieke manier verandert. Dit kunnen we meten en daarmee vaststellen
dat we daadwerkelijk TNT moleculen uit een explosief hebben gevonden.’
Snuffelhond
‘Op termijn zouden we dergelijke sensoren wellicht kunnen gebruiken bij de
opsporing van explosieven, bijvoorbeeld in oorlogen of met het oog op
terroristische dreigingen’, zegt De Smet. ‘Nu gebeurt dat vooral nog met hele
andere, kwalitatieve methodes zoals chemische reacties waarbij een
kleurverandering optreedt, of door snuffelhonden in te zetten. Het mooie van
onze methode is dat je niet alleen kunt detecteren dat er sporen van TNT zijn,
maar ook hoeveel.’
Promovenda Cao (TU Delft) and dr. Zhu (Universiteit Twente) hebben dit werk
geïnitieerd en de experimenten uitgevoerd, terwijl dr. Shang het modelleerwerk
heeft uitgevoerd. Het project werd begeleid door dr. Klootwijk, prof.
Sudhölter, prof. Huskens en dr. De Smet.
Noot voor de redactie
Het onderzoek in Nano Letters werd mede mogelijk gemaakt door onder andere
NanoNextNL en NWO: Metal−Organic Polyhedra-Coated Si Nanowires for the
Sensitive Detection of Trace Explosives. Anping Cao, Wei Zhu, Jin Shang, Johan
Klootwijk, Ernst Sudhölter, Jurriaan Huskens, Louis de Smet, Nano Letters,
2016. DOI:
10.1021/acs.nanolett.6b02360<http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b02360>
Meer informatie:
Dr. Louis de Smet, TU Delft/ChemE, Organic Materials & Interfaces
+31 317 481268, l.c.p.m.desmet@xxxxxxxxxx<mailto:l.c.p.m.desmet@xxxxxxxxxx>
www.cheme.nl/omi<http://www.cheme.nl/omi>
www.louisdesmet.nl<http://www.louisdesmet.nl>
Prof. Jurriaan Huskens, University of Twente, Molecular Nanofabrication
+31 53 489 2995, J.Huskens@xxxxxxxxxx<mailto:J.Huskens@xxxxxxxxxx>
www.utwente.nl/tnw/mnf<http://www.utwente.nl/tnw/mnf>
Attachment:
TNT.jpg
Description: TNT.jpg