Pour prévenir les attaques terroristes dans les aéroports, il serait utile de détecter facilement et de manière fiable des concentrations extrêmement faibles d'explosifs. Malgré le développement de diverses technologies de capteurs, les chiens restent les détecteurs les plus efficaces. Dans la revue Angewandte Chemie , une équipe allemande et française a maintenant décrit un type de capteur micromécanique avec une structure dérivée des organes des sens des papillons.
Une approche utilisée pour les capteurs est basée sur des micro-cantilevers. Ce sont de minuscules porte-à-faux flexibles comme ceux utilisés pour balayer des surfaces avec des microscopes à force atomique. Lorsqu'ils sont utilisés dans des « nez chimiques », les microcantilivers sont recouverts d'un matériau qui se lie spécifiquement aux analytes détectés. Les cantilevers peuvent vibrer comme des ressorts. Lorsque les molécules d'analyte sont liées à un microcantilever, sa masse change avec sa fréquence de vibration. Ce changement peut être mesuré.
En raison de leur très faible tension de vapeur à température ambiante, le très sensible, la détection fiable des explosifs reste un grand défi. Afin de rendre les micro porte-à-faux plus sensibles à l'explosif trinitrotoluène (TNT), des groupes de recherche dirigés par Denis Spitzer à l'Institut de Recherche Franco-Allemand de Saint Louis et Valérie Keller au Laboratoire des Matériaux, Les Surfaces et Procédés pour la Catalyse à Strasbourg s'inspirent désormais de l'organe sensoriel très sensible de certaines espèces de papillons. Les papillons à soie mâles utilisent cet organe pour reconnaître les molécules de phéromones excrétées par les femelles lorsqu'elles se posent sur ses larges antennes. Ces antennes sont couvertes de sensilles, qui sont des poils poreux contenant des neurones chimiosenseurs.
Les scientifiques ont équipé leurs microporte-à-faux comme les antennes papillon. Ils les ont recouverts d'une couche dense tridimensionnelle ordonnée de nanotubes de dioxyde de titane orientés verticalement, comme la sensille papillon. Ceci présente plusieurs avantages :la surface spécifique des micro-porte-à-faux est significativement augmentée; le dioxyde de titane se lie bien aux substances contenant des groupes nitro, qui sont caractéristiques du TNT et d'autres explosifs ; aussi, les tubes ont une structure ouverte, ce qui améliore le mouvement de la masse et assure une réponse rapide du capteur.
Les tubes mesurent environ 1700 nm de long et ont un diamètre extérieur d'environ 100 nm et une épaisseur de paroi de 20 nm. Chaque porte-à-faux contient environ 500, 000 de ces nanotubes.
À des fins de test, les chercheurs ont vaporisé le TNA en chauffant un minuscule cristal. Le capteur a pu détecter des concentrations inférieures à une partie par billion (ppt) en 3 minutes. Les chercheurs travaillent actuellement à la construction d'un système de détection sélective d'explosifs ou d'autres gaz basé sur cette méthode.
