Ny laserteknik kan hjælpe med at opdage kemisk krigsførelse i atmosfæren

Department of Homeland Security kunne drage fordel af en pålidelig, realtidsinstrument, der kunne scanne atmosfæren for giftige stoffer for at advare lokalsamfund om et biologisk eller kemisk angreb. UCF optik og fotonik Professor Konstantin Vodopyanov udvikler netop sådan en teknologi for at opnå det.

Han har fundet en ny måde at bruge infrarøde lasere til at detektere selv spormængder af kemikalier i luften. Hvert kemikalie består af individuelle molekyler, der vibrerer med deres egen unikke frekvens. Vodopyanov har fundet en måde at bruge lasere til at detektere disse vibrationer.

Teknikken er så nøjagtig og følsom, at han kan afgøre, om der er et molekyle af et kemisk stof til stede selv ved koncentrationer så lave som en del pr. Så selvom nogen forsøgte at skjule de giftige kemikalier, hans teknik ville være i stand til at opdage dem.

Hans resultater offentliggøres online i denne uge i Naturfotonik .

"Vi har stadig meget arbejde forude, " sagde han. "Vi arbejder nu på at udvide rækkevidden af ​​laserfrekvenser, der kan få arbejdet gjort. Hvis omkostningerne kan reduceres og teknologien gøres mobil, applikationerne kan være uendelige."

Et lignende princip bruges på det medicinske område til at detektere biomarkører for forskellige slags helbredstilstande, herunder kræft, ved at tage udåndingsprøver.

Er det muligt, Vodopyanov sagde, på grund af fysikkens regler.

"Frekvenserne af molekyler er meget forskellige, men de er invariante - her, på et andet kontinent, på en anden planet, overalt, " sagde Vodopyanov. "Det er universelt. Tænk på det som et molekylært fingeraftryk. Så når vi bruger laseren, kan vi registrere disse fingeraftryk med stor præcision."

Den nye tilgang kunne åbne døren for udvikling af ikke-invasiv teknologi, inklusive sensorer, der kan bruges til at opdage:

• luftbårne agenser, der kunne stødes på i et biologisk eller kemisk angreb i hjemmet eller på slagmarken
• spor af liv af rumfarere på missioner til andre planeter eller asteroider

Andre samarbejdspartnere på Naturfotonik papir inkluderer Andrey Muraviev ved UCF's College of Optics &Photonics, Viktor Smolski fra IPG Photonics—Mid-Infrared Lasers i Birmingham, AL, og Zachary Loparo fra UCF's Department of Mechanical and Aerospace Engineering.