探测爆炸物的塑料

克里斯-随着全球恐怖主义的出现，很明显，人们会不遗余力地隐藏炸弹。因此，快速准确地检测微量爆炸物不仅可以挽救生命，还可以使航空旅行更安全、更快捷、更方便。

现在，圣安德鲁斯大学的研究人员发明了一种可用于机场甚至雷场的爆炸物探测塑料。格雷厄姆·特恩布尔博士是发明者。他和我们在一起。你好,格雷厄姆。

格雷厄姆:晚上好。

克里斯-告诉我们，这项工作是如何开始的，用塑料取出炸药?我听说过塑料炸药，但没听说过塑料炸药。

格雷厄姆-我们在用塑料寻找炸药。因此，在圣安德鲁斯，我们正在开发一套被称为有机半导体的材料，用于光电子学的一系列不同应用。这些材料是一种特殊的塑料，它能异乎寻常地导电，这对塑料来说是一种不寻常的特性，但也可以通过光照射或通过电通过它来发光来刺激它。因此，这些材料现在被用于一系列应用，如三星手机中的塑料发光二极管、塑料太阳能电池和塑料激光器。事实证明，同样的一组材料也可以用作传感器。根据麻省理工学院一个小组的一些研究，我们开始研究如何将塑料激光器用作非常灵敏的传感器来探测爆炸物。

克里斯-那是什么技术，激光照射在塑料上，它会改变塑料的电活动，但如果有炸药，你会得到不同的信号或类似的东西?

格雷厄姆-差不多就是这样。从本质上讲，我们的传感器所做的就是取代嗅探犬的鼻子。所以，我们用紫外线照射塑料，然后塑料再以可见光的形式释放能量。现在，如果我们把这些发光的塑料材料做成一层薄膜，让少量的TNT分子或类似于TNT的分子与薄膜接触，TNT分子可以打断这个发光过程。本质上，它关闭了灯。因此，如果塑料薄膜周围的大气中存在爆炸物，那么光发射就会被改变或变暗。如果你在薄膜上吹干净的空气，那么光发射就会返回。所以这是一个可逆的过程，可以探测到薄膜周围大气中非常非常低浓度的爆炸分子。

克里斯-有多具体?因为你提到了TNT，也就是三硝基甲苯，我们知道世界上大约有1亿枚地雷都含有这种物质，但人们也会使用其他炸药，而且人们在使用混合炸药方面越来越聪明。那么，它只是TNT还是可以与其他化学物质一起起作用?

格雷厄姆:好的，就像你说的，TNT是所有军用烈性炸药的主要成分，但是，当你制造TNT的时候，你也会制造其他类似的分子，比如DNT——二硝基甲苯而不是三硝基甲苯——以及各种类似物。这项技术能够检测到各种各样的硝基芳香分子。它也有可能探测到其他一些塑料爆炸分子。该过程利用发光塑料和爆炸分子之间能量状态的差异，基本上是通过电子从发光塑料跳到爆炸分子上来关闭发光。因此，它可以检测各种不同的材料。它并没有本质上的区别，但这是我们下一步要研究的，获得选择性。

克里斯:那选择性的问题呢?因为机场的一个大问题是人们可能有什么东西——他们的洗发水或其他东西——触发了这种物质，事实上，它是完全无害的?那么，这是否存在假阳性，如果存在，这是一个问题，还是在一个可以容忍的水平上?

格雷厄姆:我认为所有的传感方法，都有误报的危险。你行李里的一些东西可能会引发这些症状。心绞痛喷雾剂中含有非常少量的三硝基甘油，但总的来说，我们相信这是一个可行的解决方案。在我们感兴趣的另一个不同的背景下，在排雷领域，这也有安全隐患，因为他们在以前的战区，有很多爆炸物，原则上恐怖分子可以得到。因此，清除地雷对西方世界有安全上的好处。

克里斯-这个技术是如何工作的，你会怎么做?你会不会有一个盒子，里面的一些塑料被紫外线照射，比如被摄像头监视，一股气流穿过你的行李或雷区，然后空气与塑料相互作用?

格雷厄姆:没错。这就是一种方法。我们用一个邮票大小的小塑料激光器你可以在塑料薄膜上画出一些空气，这个小聚合物激光器，然后你就可以监控发出的光的数量。

Chris -所以，它非常便携。所以，把这个装置安装在某种移动设备上，这种设备可以探测雷区，找到气体的热点，这可能意味着埋在地下的爆炸物即将出现，这不是不可能的。

格雷厄姆-一点也不。我们的塑料激光器非常紧凑。在英国的一个名为Hipix的合作项目中，我们一直在开发这些塑料激光器的非常小型化的紧凑型版本，从本质上讲，我们用一个高功率发光二极管，移除塑料圆顶透镜，并用我们的一个塑料激光器取而代之。因此，实际的光源可以是LED大小。在Hipix项目的其他工作中，我们也一直在开发基于两个硅芯片的荧光爆炸传感器。这些都是实验室的原型，但它们显示了制造非常紧凑的传感器的很大希望。

克里斯:相对于嗅探犬的鼻子，你的塑料鼻子会更敏感，不敏感，还是差不多?以十亿分之一或十亿分之一左右的炸药来衡量，他们能捡到的绝对数字是多少?

嗅探犬的鼻子被认为是灵敏度的黄金标准。我不确定我有一个量化它们的灵敏度可以降到多低。这种方法，能让你在敏感度上最接近嗅探犬的鼻子。在实验室里，我们经常对空气中TNT含量为十亿分之一的新材料进行测试，而这项技术的灵敏度可以远低于这个水平。

克里斯-但不像嗅探犬，我想你的塑料不会累，不需要定期玩球来保持兴趣!

格雷厄姆:没错。嗅探犬需要玩游戏来探测爆炸物，在实践中——取决于它们工作的环境条件——它们通常一次工作半小时。所以对于长时间的重复搜索，或者如果你想进入非常危险的区域，在这种情况下使用狗是有问题的，所以，一种不会让人感到无聊的高科技替代品是很有吸引力的可能性。