211service.com
Smart Dust Senses Bioieroči
Vai esat kādreiz pamanījis vaboles spārna spīdumu? Ja esat, iespējams, jūs pārsteidza tās neparastā zaigošanās. Neskatoties uz to, ko redz jūsu acs, šī krāsa nav dabiska. Vabolēm nav pigmenta, saka Maikls Sailors, Kalifornijas Universitātes Sandjego Ķīmijas un bioķīmijas katedras profesors. Tā vietā viņš skaidro, ka krāsu rada divas citas īpašības: optiskie traucējumi — tā pati parādība aiz varavīksnes krāsām un ziepju burbuļiem — un sarežģītas struktūras spārna virsmā.
Mākslīgi atdarinot šo parādību, Sailor plāno radīt vairāk nekā tikai varavīksnes. Ar Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūras (DARPA) finansējumu viņš strādā, lai ar zaigojošām krāsām piesūcinātas nanodaļiņas pārvērstu pirkstu nospiedumos, ko var pievienot sprāgstvielām un citām ķīmiskām vielām, tādējādi ļaujot izsekot bumbu vai nelegālu narkotiku līdz vienam ražotājam. . Viņš arī strādā pie tā, lai daļiņas atspoguļotu raksturīgās krāsas, kad tās gaisā vai ūdenī sastopas ar specifiskiem patogēniem, lai izveidotu lētu, vienreiz lietojamu sensoru ķīmisko un bioloģisko ieroču noteikšanai.
Lai izgatavotu daļiņas, kuras Sailor sauc par viedajiem putekļiem, viņš vispirms silīcija vafeles virsmā izveido gaismas filtru apmēram ceturtdaļas lielumā. Viņš ievieto vafeles vadošā šķīdumā un pēc tam elektroķīmiski korozē to ar maiņstrāvu. Sailor saka: kad [korozija] urbjas silīcijā, tas sašaurina un atkal atveras, tad sašaurinās un atkal atveras. Rezultāts ir smalki iegravēts paralēlu poru tīkls, kura diametrs ir aptuveni divi nanometri. Izmantojot ultraskaņas vibrācijas, Sailor pēc tam sadrupina vafeles daļiņās apmēram mata platumā.
Izkliedējot gaisā vai ūdenī, parastās putekļu daļiņas izkliedē gaismu visos virzienos. Taču, kad tos apgaismo ar lāzeru, Sailor skaidro, viedie putekļi izskatās pavisam citādi. Viņš saka, ka jūs iegūsit šo asu, ļoti precīzu gaismas viļņa garumu noteiktā leņķī, kas ienāks un atlec no šīs virsmas. Rezultātā iegūtās krāsas ir neticami dinamiskas, spēcīgas [un] ļoti atstarojošas. Mainot strāvu, procesa ilgumu un risinājuma sastāvu, Sailor var izveidot filtrus, kas rada miljoniem specifisku krāsu. Katru krāsu nosaka šo sarežģīto silīcija slāņu refrakcijas indekss. Jūrnieks saka, ka refrakcijas indekss ir kā svītrkods, ko lāzers var nolasīt, lai noteiktu putekļu sastāvu.
Jūrnieka darbs ir ieinteresējis DARPA, pateicoties tā kaujas laukam un pretterorisma lietojumiem. Daļiņas varētu izmantot kā atzīmes noteiktiem bumbu izgatavošanas materiāliem, lai, sprādzienam uzsprāgstot bumbai, izmeklētāji varētu skenēt nozieguma vietu, lai atrastu konkrētas viedo putekļu daļiņas. Lielākā daļa materiālu, ko izmanto terorisma darbībās, tiek novirzīti no likumīgiem mērķiem, saka Sailor. Ja dažādi ražotāji iekļāva unikāli kodētus viedos putekļus, spridzināšanas vietā konstatētie putekļi norādītu, kur tika iegādāti bumbas materiāli, un sniegtu norādes par spridzekli izgatavojušo teroristu identitāti.
Līdzīgu taktiku var izmantot, lai izsekotu materiālus, kas izmantoti nelegālo narkotiku radīšanai. Sailor saka, ka tirgotāji un nelegālie ražotāji pērk tā dēvētos prekursorus no likumīgām ķīmisko vielu noliktavām. Ja šie līdzekļi tiktu apstrādāti ar atšķirīgi kodētiem viedajiem putekļiem, viņš saka, ka zāļu izsekošana līdz sākotnējai noliktavai un pēc tam līdz pircējam būtu daudz vienkāršāka.
Lai gan viedie putekļi var kalpot kā unikāls ķīmiskais pirkstu nospiedums, tie varētu būt vēl noderīgāki kā sensors, saka Sailor. Tas ir tāpēc, ka daļiņas var atšķirīgi atstarot gaismu noteiktu ķīmisko vielu klātbūtnē - izmaiņas, kas var identificēt ķīmiskos un bioloģiskos piesārņotājus, tostarp piesārņojumu un bioloģiskos ieročus.
Demonstrācijai Sailor iekodēja putekļus, lai noteiktu MTBE, benzīna piedevu. MTBE netiek bioloģiski iznīcināts, saka Sailor, tāpēc, kad tas nokļūst zemē, tas tur paliek un var viegli nonākt dzeramajā ūdenī. Uzņēmums Trex Industries ir licencējis procesu un izstrādā tehnoloģiju, lai uzraudzītu piesārņotājus un pesticīdus.
Toksiskas nervu vielas, piemēram, Sarīns, ķīmiskā viela, ko izmantoja Tokijas metro uzbrukumā, ko veica kulta Aum Shinrikyo, ir īpaši jutīgas pret viedajiem putekļiem. Tā kā pesticīdi, piemēram, DDT, ir ķīmiski līdzīgi nervu gāzēm, Sailor saka, ka daļiņas var sagatavot arī to noteikšanai.
Viedos putekļus var izmantot vairākos veidos. Vides vajadzībām Sailor saka, ka putekļus var uzkaisīt uz sienām vai ieklāt krāsā, kas pārklāj virsmas. Apstrādātā virsma iedegtos, kad, piemēram, gāzes tvaiki sasniedz nevēlamu līmeni gaisā ap naftas pārstrādes iekārtu. Viņš saka, ka kaujas scenārijos būtu viegli nokrāsot [drona] spārnus ar putekļiem, izlidot to gaisā, kas var būt piesātināts ar nervus paralizējošām vielām, un trāpīt tam ar lāzeru no droša attāluma. Teroristu situācijās, piemēram, Pasaules Tirdzniecības centrā, Sailor saka, ka robotus var nokrāsot ar putekļiem, aprīkot ar pašnovērošanas kameru un nosūtīt nopostītā ēkā, lai atklātu dabasgāzes noplūdes. Līdzīgu taktiku varētu izmantot, lai atklātu nāvējošus aģentus, piemēram, Sibīrijas mēri, kas varētu būt piesārņojuši ēku.
Pašlaik putekļus nevar noteikt ar lāzeriem tālāk par 25 metriem. Tā nav problēma vides lietojumiem, taču tas ir galvenais šķērslis izmantošanai kaujas laukā. Tāpēc Sailor un viņa komanda strādā, lai padarītu putekļus nosakāmus no kilometra vai vairāk, un saka, ka viņiem tas varētu izdoties gada laikā. Viņi arī strādā, lai nodrošinātu, ka viedie putekļi saglabā savas īpašības skarbos āra apstākļos vai pat sprādziena gadījumā. Ja viņam izdosies, Sailor būs izveidojis kopējo paketi: putekļi, kas ir gudri un grūts.