Κόλετζ
Στέισον, Τέξας
Πειραματικό
σύστημα που χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από την αμερικανική πολεμική αεροπορία
μπορεί να ανιχνεύει εκρηκτικά σε μορφή σκόνης από απόσταση σχεδόν μισού
χιλιομέτρου. Εφόσον βελτιωθεί, η τεχνολογία θα μπορούσε να αποδειχθεί πολύτιμη
όχι μόνο για το στρατό και τις αντιτρομοκρατικές υπηρεσίες, αλλά και στην
ιατρική ή ακόμα και στη γεωργία.
Το λέιζερ που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο Texas A&M μπόρεσε να ξεχωρίσει από απόσταση δύο άσπρες σκόνες που φαίνονται ίδιες στο ανθρώπινο μάτι και έχουν μάλιστα παραπλήσιες φυσικοχημικές ιδιότητες. Το ένα ήταν το νιτρικό νάτριο, μια ακίνδυνη ουσία, ενώ το δεύτερο ήταν το διαβόητο νιτρικό αμμώνιο, συστατικό λιπασμάτων και εκρηκτικών.
Το σύστημα, αναφέρουν οι δημιουργοί του στην επιθεώρηση PNAS, αξιοποιεί ένα γνωστό φαινόμενο που ονομάζεται σκέδαση Ραμάν: όταν μια ουσία δεχθεί ισχυρή ακτινοβολία, ένα μικρό μέρος από τα φωτόνια που απορροφά επανεκπέμπεται σε ελαφρώς διαφορετικό μήκος κύματος. Η διαφορά στο μήκος κύματος είναι χαρακτηριστική της κάθε ουσίας και αποτελεί ουσιαστικά τη χημική υπογραφή της.
Όπως εξηγεί ο δικτυακός τόπος του Nature, το πρόβλημα είναι ότι μόνο ένα στα δέκα τρισεκατομμύρια φωτόνια που εισέρχονται στο υλικό σκεδάζεται με αυτόν τον τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι το σήμα που πρέπει να ανιχνεύσει το σύστημα είναι εξαιρετικά ασθενές και δύσκολα καταγράφεται από μεγάλη απόσταση.
Η ερευνητική ομάδα κατάφερε τελικά να ξεπεράσει το εμπόδιο αυξάνοντας την ισχύ του λέιζερ. Πέρα από ένα όριο ισχύος, τα φωτόνια που σκεδάζονται αυξάνονται εκθετικά, ενισχύοντας έτσι το σήμα. Σε εργαστηριακά πειράματα, η δέσμη του λέιζερ έφτασε τα εκρηκτικά ανακλώμενη ανάμεσα σε καθρέπτες, διανύοντας συνολική απόσταση 400 μέτρων.
Παραμένει ωστόσο άγνωστο αν το σύστημα θα λειτουργεί ικανοποιητικά σε πραγματικές συνθήκες, όπου θα έχει να αντιμετωπίσει για παράδειγμα τις καιρικές συνθήκες. Ένας άλλος περιορισμός είναι ότι λειτουργεί μόνο με ουσίες σε μορφή σκόνης.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από την πολεμική αεροπορία, όμως οι ερευνητές του Texas A&M αρνούνται να αποκαλύψουν τι σχέδια έχει για την εφεύρεσή τους ο στρατός.
Στο μέλλον, όμως, παρόμοια συστήματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε βιοϊατρικές μελέτες. Θα μπορούσαν ακόμα να σαρώνουν από ψηλά τις καλλιέργειες για να ανιχνεύουν τα επίπεδα του αζώτου στο έδαφος, ώστε να γνωρίζουν οι αγρότες για πόσο λίπασμα πρέπει να χρησιμοποιήσουν.
Το λέιζερ που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο Texas A&M μπόρεσε να ξεχωρίσει από απόσταση δύο άσπρες σκόνες που φαίνονται ίδιες στο ανθρώπινο μάτι και έχουν μάλιστα παραπλήσιες φυσικοχημικές ιδιότητες. Το ένα ήταν το νιτρικό νάτριο, μια ακίνδυνη ουσία, ενώ το δεύτερο ήταν το διαβόητο νιτρικό αμμώνιο, συστατικό λιπασμάτων και εκρηκτικών.
Το σύστημα, αναφέρουν οι δημιουργοί του στην επιθεώρηση PNAS, αξιοποιεί ένα γνωστό φαινόμενο που ονομάζεται σκέδαση Ραμάν: όταν μια ουσία δεχθεί ισχυρή ακτινοβολία, ένα μικρό μέρος από τα φωτόνια που απορροφά επανεκπέμπεται σε ελαφρώς διαφορετικό μήκος κύματος. Η διαφορά στο μήκος κύματος είναι χαρακτηριστική της κάθε ουσίας και αποτελεί ουσιαστικά τη χημική υπογραφή της.
Όπως εξηγεί ο δικτυακός τόπος του Nature, το πρόβλημα είναι ότι μόνο ένα στα δέκα τρισεκατομμύρια φωτόνια που εισέρχονται στο υλικό σκεδάζεται με αυτόν τον τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι το σήμα που πρέπει να ανιχνεύσει το σύστημα είναι εξαιρετικά ασθενές και δύσκολα καταγράφεται από μεγάλη απόσταση.
Η ερευνητική ομάδα κατάφερε τελικά να ξεπεράσει το εμπόδιο αυξάνοντας την ισχύ του λέιζερ. Πέρα από ένα όριο ισχύος, τα φωτόνια που σκεδάζονται αυξάνονται εκθετικά, ενισχύοντας έτσι το σήμα. Σε εργαστηριακά πειράματα, η δέσμη του λέιζερ έφτασε τα εκρηκτικά ανακλώμενη ανάμεσα σε καθρέπτες, διανύοντας συνολική απόσταση 400 μέτρων.
Παραμένει ωστόσο άγνωστο αν το σύστημα θα λειτουργεί ικανοποιητικά σε πραγματικές συνθήκες, όπου θα έχει να αντιμετωπίσει για παράδειγμα τις καιρικές συνθήκες. Ένας άλλος περιορισμός είναι ότι λειτουργεί μόνο με ουσίες σε μορφή σκόνης.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από την πολεμική αεροπορία, όμως οι ερευνητές του Texas A&M αρνούνται να αποκαλύψουν τι σχέδια έχει για την εφεύρεσή τους ο στρατός.
Στο μέλλον, όμως, παρόμοια συστήματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε βιοϊατρικές μελέτες. Θα μπορούσαν ακόμα να σαρώνουν από ψηλά τις καλλιέργειες για να ανιχνεύουν τα επίπεδα του αζώτου στο έδαφος, ώστε να γνωρίζουν οι αγρότες για πόσο λίπασμα πρέπει να χρησιμοποιήσουν.
Newsroom ΔΟΛ
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου