Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Cải tiến công nghệ phát hiện ra các hóa chất độc hại (10/12/2012)

Các nhà khoa học thuộc Đại học hoàng gia London đã phát triển hệ thống phát hiện nhanh một lượng nhỏ hóa chất như chất ô nhiễm, thuốc nổ và ma túy. Hệ thống mới có thể chọn lọc một phân tử mục tiêu duy nhất từ 10.000 nghìn tỷ phân tử nước trong một phần nghìn giây, bằng cách “bẫy” phân tử này trên một lớp hạt nano vàng tự lắp ráp.

Công nghệ này mở đường để chế tạo các thiết bị nhỏ gọn, tái sử dụng và dễ lắp ráp và có nhiều ứng dụng bao gồm phát hiện ma túy, thuốc nổ, các chất ô nhiễm ở sông hoặc hơi độc thần kinh thải vào không khí.

Trong một ứng dụng tiềm năng, thiết bị này có thể phát hiện dấu vết nhỏ của thuốc nổ hoặc các ma túy do tội phạm để lại trên các bề mặt mà chúng chạm vào. Những đột phá của nhóm nghiên cứu sẽ giúp các cơ quan thực thi pháp luật xác định và đối phó với các hoạt động liên quan đến những chất bất hợp pháp.

Michael Cecchini, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng hệ thống của họ có thể giải quyết vấn đề mấu chốt về thử nghiệm hóa học tin cậy và di động để sử dụng ở thế giới bên ngoài. Hệ thống rất nhạy này có thể được sử dụng để tìm dấu vết nhỏ của một phân tử cụ thể thậm chí trong các khu vực công cộng, đông đúc.

Các phân tử mục tiêu được xác định nhờ hiệu ứng gọi là tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) của ánh sáng. Kỹ thuật này ra đời cuối những năm 1970, hoạt động do mỗi phân tử tán xạ ánh sáng theo một hướng duy nhất. Nghiên cứu trước đây đã chứng minh, tín hiệu có thể được khuyếch đại bằng cách giữ lại các phân tử trên một lớp hạt nano kim loại. Tuy nhiên, việc sản xuất các lớp hạt này khá phức tạp.

Các nhà khoa học đã khắc phục trở ngại này bằng cách xử lý các giao diện của 2 chất lỏng không pha  trộn như bề mặt của nước và dầu hoặc nước và không khí. Nhờ điều khiển điện tích của các hạt nano vàng và thành phần của dung dịch, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra một trạng thái ở đó các hạt sắp xếp thẳng hàng tại giao diện giữa 2 chất lỏng không pha trộn hoặc giữa một chất lỏng và không khí.

Nếu các hạt nano bị xáo trộn, chúng tự sắp xếp lại ngay theo đúng hướng, làm cho thiết bị mạnh hơn. Hệ thống có triển vọng được sử dụng làm thiết bị dò cho các ứng dụng về môi trường và quốc phòng ở ngoài trời vì các chất lỏng và hạt nano có thể dễ dàng thay thế để phục hồi thiết bị. 

Nguồn: NASATI