Rex hat ausgedient. Künftig müssen Spürhunde nicht mehr im Fluggepäck der Urlaubsreisenden zwischen dreckigen Socken und halbverwesten Muscheln vom letzten Strandspaziergang nach möglichen Sprengsätzen suchen. Denn israelische Wissenschaftler haben einen Sensor entwickelt, der binnen weniger Minuten eine ganze Reihe unterschiedlicher Sprengstoffe aufspüren kann.
Das Gerät sei so empfindlich, dass es ein Teilchen, das von Sprengstoff stamme, noch unter einer Billiarde Luftmoleküle registriere. Das berichten Fernando Patolsky von der Universität Tel Aviv und seine Kollegen in der Fachzeitschrift «Nature Communications».
Die Forscher nutzen den Effekt, dass viele Feststoffe einen kleinen Teil ihrer Moleküle an die Umgebungsluft abgeben. Anhand von Luftproben kann der neue Sensor etwa TNT und andere Sprengstoffe erfassen. Ganz einfach sei das allerdings nicht, denn die Mengen der Sprengstoffteilchen in der Luft sind äusserst gering, schreiben Patolsky und sein Team.
Der Sensor besteht aus einer Matrix von 144 Feldeffekt-Transistoren, die nur wenige Nanometer – also Millionstel Millimeter – gross sind. Darin befinden sich mit Bor angereicherte Silizium-Nanodrähte, die mit acht verschiedenen chemischen Verbindungen als Rezeptoren überzogen sind. Moleküle, die von Sprengstoffen ausdünsten, können in wässriger Lösung an diese Rezeptoren binden und verändern damit die elektrische Leitfähigkeit des Nano-Transistors. Diese Veränderung des Stromflusses kann gemessen werden.
Die Moleküle der einzelnen Sprengstoffe verbinden sich unterschiedlich stark mit den verschiedenen Rezeptoren. Aus dem Gesamtbild der Werte der acht Rezeptortypen lässt sich für jeden Explosivstoff ein charakteristisches Muster ablesen – quasi ein Fingerabdruck. Diese Signaturen der verschiedenen Sprengstoffe liegen in einer Datenbank und können mit den Werten einer Luft- oder Wasserprobe abgeglichen werden.
Der Sensor könne sogar mehrere Sprengstoffe gleichzeitig aufspüren, betonen die Forscher. Zudem sei das Verfahren unempfindlich gegen Störstoffe wie Zigarettenrauch. Nicht einmal Sprengstoffe auf Basis von Peroxiden entgingen dem Sensor – obwohl diese auf herkömmlichem Wege nur schwierig nachzuweisen sind. Sie lassen sich leicht aus Haushaltsmaterialien herstellen und haben damit keine ausgesprochen charakteristische Signatur.
Patolsky und Kollegen brachten deshalb auf einigen Nanodrähten Kügelchen aus Zinkoxid auf. Da Peroxid-Sprengstoffe mit Zinkoxid reagieren, kann der Sensor auch sie erfassen. Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass ihr Verfahren nicht bei Sprengstoffen haltmacht: «Ohne Zweifel kann dieser Ansatz noch ausgedehnt werden auf die Detektion weiterer molekularer und biomolekularer Stoffe, die von Interesse sind.»
(anf/dpa)
