Je leest:

Nanosensor is beste explosievendetector ooit

Nanosensor is beste explosievendetector ooit

Auteur: | 12 mei 2011

Terroristen krijgen het lastig. Wetenschappers van het Massuchetts Institute of Technology (MIT) hebben een sensor ontworpen die slechts enkele moleculen van explosieve stoffen als TNT kan detecteren. Ze beschrijven de sensor, die bestaat uit koolstofnanobuisjes, deze week in het tijdschrift PNAS.

Jarenlang was de hond het beste middel om explosieven te vinden. Maar helaas voor het arme beest biedt nieuwe technologie detectoren die een stuk gevoeliger zijn dan de neus van een hond. Zoals de sensor die chemisch technoloog Michael Strano met zijn team van Massuchetts Institute of Technology (MIT) ontworpen heeft: een koolstofnanobuisje met een coating van eiwitten uit bijengif. Het is de beste explosievendetector ooit: slechts één molecuul van een gevaarlijke stof is genoeg om deze nanosensor alarm te laten slaan.

Fluorescentie

Een koolstofnanobuisje met eiwitten uit bijengif klinkt misschien als een vreemde combinatie. Toch is het een aanpak die vergelijkbaar is met eerdere sensoren voor bijvoorbeeld stikstofmonoxide of het zenuwgas sarin die het team van Strano de afgelopen jaren ontwikkelde.

Het koolstofnanobuisje (geel) is bedekt met een laag van eiwitfragmenten uit bijengif. Voor het eerst is aangetoond dat deze eiwitten verbindingen aangaan met nitro-aromatische stoffen, zoals het afgebeelde TNT-molecuul. Waarom dat is, begrijpt het team overigens zelf ook niet helemaal.
MIT

Hun handelsmerk: een koolstofnanobuisje bedekken met moleculen die specifiek hechten aan de stof die je wilt detecteren. In het geval van de nieuwe sensor binden de eiwitten uit bijengif met nitro-aromatische verbindingen, een groep explosieve stoffen, waar ook TNT onder valt.

Nog even voor de duidelijkheid: een koolstofnanobuisje is een hol, cylindervormig molecuul dat puur uit koolstof bestaat en 30.000 keer smaller is dan de dikte van een haar.

Bij de sensors maakt het team van Strano gebruik van een eigenschap die bepaalde nanobuisjes van nature hebben: fluorescentie, dus wanneer je ze beschijnt, gaan ze zelf licht uitzenden. De truc is dat wannneer de te detecteren stof hecht aan het molecuul op het oppervlak van de nanobuis, de intensiteit of kleur van de fluorescentie verandert.

Bij de nieuwe sensor is het de kleur van de fluorescentie die verandert, terwijl het bij eerdere sensoren vooral de intensiteit was die sterker of zwakker werd. Strano noemt dit een verbetering, aangezien door achtergrondlicht de verandering van intensiteit moeilijker waar te nemen is, en de kans op fouten in dat geval groter is. Een ander voordeel van de nieuwe sensor is dat de verandering van kleur afhankelijk is van het soort verbinding dat gemeten wordt.

Even wachten nog

De nieuwe sensor kan bijvoorbeeld van pas komen bij explosievencontroles op het vliegveld of bij de douane. Op Amerikaanse vliegvelden worden tegenwoordig – veelal als gevolg van ‘9/11’ – speciale detectors ingezet die met spectrometrie werken. Hoewel deze apparaten betrouwbaar zijn, halen ze niet de bijzonder hoge gevoeligheid van de nanosensor. Daartegenover staat dat als je afgaat op de meting van enkele moleculen je een grotere kans loopt op ‘vals alarm’.

In ieder geval is er, zoals verwacht, al de nodige interesse van commerciële en militaire partijen. Maar Strano benadrukt dat de sensor nog niet direct toegepast kan worden. Er was bijvoorbeeld nog een speciale microscoop nodig om de kleurverandering in de fluorescentie te kunnen zien. En er dienen commerciële apparaten gebouwd te worden die moleculen uit de lucht in contact brengen met de nanobuisjes. Maar ach, aan de sensor zelf kan het vanaf nu in ieder geval niet meer liggen.

Bron:

  • D.A. Heller e.a., Peptide secondary structure modulates single-walled carbon nanotube fluorescence as a chaperone sensor for nitroaromatics, Proceedings of the National Academy of Sciences (9 mei 2011) DOI:10.1073/pnas.1005512108

Lees meer over nanosensoren op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/nanosensor.atom", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 mei 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.