Les complots à la bombe pourraient être déjoués à l'aide d'un système portable de détection de traces d'explosifs brisants à l'aide de nanoparticules de polymère fluorescent, développé par A*STAR. Couché sur du papier, ces polymères présentent des performances de détection d'explosifs bien plus robustes que les matériaux précédents aux propriétés similaires.

De nombreuses méthodes ont été développées pour détecter les traces d'explosifs puissants tels que le trinitrotoluène (TNT), mais la plupart nécessitent de grandes, des instruments analytiques de laboratoire tels que des détecteurs d'absorption UV ou des spectromètres de masse, déclare Jianwei Xu de l'Institut A*STAR de recherche et d'ingénierie des matériaux, qui a dirigé les travaux. "Nous visions à développer un portable, rapide, alternative peu coûteuse et très sensible."

Xu s'est concentré sur les polymères fluorescents dont l'émission de lumière diminue lorsqu'ils sont exposés à des vapeurs de molécules telles que le TNT qui contiennent des « groupes nitro », la structure riche en azote qui confère aux explosifs puissants leurs propriétés énergétiques.

Bien que des polymères fluorescents à détection d'explosifs aient été développés auparavant, il y a eu des obstacles à leur utilisation pratique, explique Xu. Certains ont perdu une partie de leur fluorescence sous forme solide par un processus appelé extinction provoquée par l'agrégation. D'autres n'avaient pas la porosité nécessaire à la pénétration des vapeurs d'explosifs, ne conservant une réponse efficace que lorsqu'il est formé en couches d'environ 2,5 nanomètres - si minces, le capteur serait très difficile à fabriquer à moindre coût.

Xu et ses collègues ont développé des polymères qui, plutôt que de perdre leur émission lumineuse à l'état solide, devenir plus lumineux, un effet connu sous le nom d'émission induite par l'agrégation (AIE). "Nos recherches précédentes ont démontré que les films poreux obtenus à partir de copolymères actifs AIE montrent une forte réponse à la vapeur de composés nitro, " dit Xu. L'équipe a maintenant développé deux nouveaux polymères, poly(triphényl éthène) (PTriPE) et poly (tétraphényl éthène) (PTPE), conçu pour maximiser l'AIE, porosité et sensibilité au groupe nitro. Les multiples groupes phényle volumineux des polymères aident à les maintenir rigides et à maximiser l'émission de lumière après l'agrégation. Mais en présence de groupes nitro, le transfert d'électrons entre le polymère et l'analyte éteint rapidement la lumière.

"Les capteurs en papier fabriqués en absorbant les nanoparticules de polymère sur du papier filtre ont montré une sensibilité élevée pour les particules de composés nitro, " dit Xu. PTriPE s'est avéré être le choix de la paire, détecter le TNT à une concentration de cinq parties par milliard, même dans des couches de polymère de 1000 nanomètres d'épaisseur.

« Cette technologie pourrait être utilisée dans les aéroports, les ports et pour le contrôle aux frontières pour la détection des explosifs dans tous les conteneurs contaminés par des explosifs, Vêtements, boîtes ou sacs, ", dit Xu. "Nous recherchons une coopération avec l'industrie pour commercialiser cette technologie."