COLLEGE PARK, MARYLAND, 12 mars 2009 - Un groupe de chercheurs du Tennessee et du Danemark a découvert un moyen de détecter de manière sensible les explosifs en fonction des propriétés physiques de leurs vapeurs. Leur technologie, en cours de développement en tant que prototypes pour des essais sur le terrain, est décrite dans le dernier numéro de la revue Review of Scientific Instruments, publiée par l'American Institute of Physics (AIP).

«Certaines classes d'explosifs ont des caractéristiques thermiques uniques qui aident à identifier les vapeurs explosives en présence d'autres vapeurs», explique Thomas Thundat, chercheur au Oak Ridge National Laboratory (ORNL) et à l'Université du Tennessee, qui a mené la recherche avec ses collègues de l'ORNL. et l'Université technique du Danemark.

Dans leur article, les scientifiques montrent que leur technologie est capable de détecter des traces d’explosifs. Ils montrent également qu'il est capable de distinguer les produits chimiques explosifs des produits chimiques non explosifs et de différencier les explosifs individuels tels que le TNT, le PETN et le RDX.

Thundat et d'autres travaillent sur des capteurs d'explosifs depuis des années. Les capteurs classiques utilisent des spectromètres à mobilité ionique, qui ionisent de petites quantités de produits chimiques et mesurent leur vitesse de déplacement dans un champ électrique. Bien que ces instruments soient rapides, sensibles et fiables, ils sont également coûteux et volumineux, ce qui a amené de nombreux chercheurs ces dernières années à essayer de trouver un appareil moins coûteux et plus portable pour la détection des explosifs.

Une grande partie de cette recherche porte sur les dispositifs «micromécaniques» - de minuscules capteurs dotés de sondes microscopiques sur lesquelles les vapeurs de produits chimiques en suspension dans l'air se déposent. Lorsque les bons produits chimiques retrouvent la surface des capteurs, ils induisent de minimes mouvements mécaniques et ces mouvements génèrent des signaux électroniques pouvant être mesurés.

Ces dispositifs sont relativement peu coûteux à fabriquer et peuvent détecter les explosifs avec sensibilité, mais ils présentent souvent l’inconvénient de ne pas faire la différence entre des produits chimiques similaires - les dangereux et les sans danger. Ils peuvent détecter une trace de TNT, par exemple, mais ils ne pourront peut-être pas le distinguer d'une trace d'essence.

Cherchant à fabriquer un meilleur capteur micromécanique, Thundat et ses collègues ont compris qu’ils pouvaient détecter les explosifs de manière sélective et avec une sensibilité extrêmement élevée en construisant des capteurs qui analysaient les signatures thermiques des vapeurs chimiques.

Ils ont commencé avec des capteurs micromécaniques standard - des appareils avec des faisceaux microscopiques en porte-à-faux supportés à une extrémité. Ils ont modifié les porte-à-faux de sorte qu'ils puissent être chauffés électroniquement en y faisant passer un courant. Ensuite, ils ont laissé l'air circuler sur les capteurs. Si des vapeurs explosives étaient présentes dans l'air, elles pourraient être détectées lorsque des molécules dans la vapeur s'accrochent aux porte-à-faux.

Ensuite, en chauffant les porte-à-faux en une fraction de seconde, ils pourraient faire la distinction entre explosifs et non explosifs. Tous les explosifs qu'ils ont testés ont répondu avec des schémas de réponse thermique uniques et reproductibles en une fraction de seconde de chauffage. Dans leur article, Thundat et ses collègues démontrent qu'ils peuvent détecter de très petites quantités d'explosifs adsorbés - avec une limite de 600 picogrammes (un picogramme équivaut à un billion de grammes). Ils améliorent maintenant la sensibilité et fabriquent un prototype d'appareil qu'ils devraient être prêts pour des essais sur le terrain plus tard cette année.