Danske kemikere vil erstatte bombehunde med kunstig næse
Forskere fra Syddansk Universitet har skabt en væske, der bliver selvlysende, når den kommer i nærheden af sprængstof. Målet er at udvikle et lille apparat, der kan overtage bombehundes arbejde.

Bombehunde kan blive arbejdsløse, hvis det lykkes forskerne at skabe kunstige næser, der er hurtigere, billigere og mere præcise. (Foto: <a href="http://www.shutterstock.com/pic-205398214/stock-photo-police-sniffer-dog... target="_blank">Shutterstock</a>)

Bombehunde er menneskets bedste ven - især i lufthavne, men også i minefelter og andre steder, hvor sprængstoffer udgør en sikkerhedsrisiko.

Hundenes fintfølende næser gør dem uovertrufne til at opsnuse molekyler fra sprængstoffer og dermed afsløre, hvor bomber og landminer ligger skjult.

Men det kræver langvarig og intens træning at lære hundene op, og de skal ofte holde pauser sammen med hundeføreren, så det er dyrt og langsomt at bruge dem.

Derfor har en gruppe forskere fra Syddansk Universitet sat sig for at udvikle et apparat, der kan gøre bombehundene kunsten efter; og overgå dem.

Forskerne har tidligere skabt en væske, der kan binde sprængstofmolekyler. Nu har de videreudviklet deres væske, så den bliver selvlysende, når den opfanger sprængstoffer.

Bombehundene skal gøres arbejdsløse

Dermed er forskerne kommet et skridt nærmere at skabe en kunstig næse, der kan gøre bombehundene arbejdsløse.

»Bombehunde er stadig den mest effektive metode til at detektere sprængstof. De har en helt fantastisk evne til at kunne registrere meget små koncentrationer af sprængstof i deres sensoriske apparat. Men det kan gøres endnu bedre,« siger Steffen Bähring, der er postdoc på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på Syddansk Universitet, og som er hovedforfatter til en videnskabelig artikel om den nye metode, der er publiceret i tidsskriftet Chemistry – A European Journal.

Anja Boisen, der er professor på Institut for Mikro- og Nanoteknologi på Danmarks Tekniske Universitet, har i forbindelse med et forskningsprojekt kaldet Xsense testet fire forskellige sprængstofdetektorer, herunder en tidligere udgave af detektoren udviklet af professor Jan O. Jeppesens forskningsgruppe på Syddansk Universitet. Hun roser detektoren for især at være meget pålidelig.

»Jeg synes, at metoden er lovende. Vi holdt de forskellige målemetoder op mod hinanden, og det her er klart en metode, der giver få fejl,« siger Anja Boisen.

Sprængstof får væske til at lyse

Nede i SDU-forskernes væske ligger molekyler kaldet TTF-C[4]P. Når et molekyle fra sprængstoffet TNT lander i væsken, bliver det bundet til et TTF-C[4]P-molekyle. Det kaldes derfor et sprængstofsensormolekyle.

Forskerne skabte for første gang TTF-C[4]P i 2003, og Steffen Bähring sammenligner laboratoriearbejdet med at bygge med legoklodser.

»Sprængstofmolekylerne er sammensat af nogle få legoklodser, der udgør et specielt mønster. I laboratoriet har vi bygget et tilsvarende molekyle, hvor der lige nøjagtig er plads til sprængstofmolekylets form, så det sætter sig derind,« forklarer Steffen Bähring.

Siden da har forskerne arbejdet på at forbedre detektorens følsomhed, altså hvor små koncentrationer af sprængstof den kan opfatte, samt dens evne til at adskille sprængstof fra andre stoffer.

Senest har Steffen Bähring skabt endnu et molekyle kaldet TNDCF, der ligesom sprængstofmolekyler binder sig til enten den ene eller den anden side af sprængstofsensormolekylet TTF-C[4]P. I væsken sidder TNDCF og TTF-C[4]P skiftevis på rad og række og danner en svagt sammenhængende kæde.

TNDCF har den særlige egenskab, at molekylet er selvlysende, når det er frit. Men når det sidder i kæden sammen med TTF-C[4]P, lyser det ikke. Den egenskab udnytter forskerne.

»Hvis man tilsætter sprængstof, vil sprængstofmolekyler gå ind at binde sig til sprængstofsensormolekylerne, således at kæden går i stykker. Når kæden går i stykker, vil de fluorescerende molekyler begynde at lyse.«

»Det betyder, at så snart der er sprængstof til stede, kan man se, at det begynder at fluorescere i opløsningen, og det kan man måle ret præcist og i meget lave mængder,« siger Steffen Bähring.

Mere pålidelig end andre kunstige næser

Steffen Bähring begyndte at interessere sig for detektion af sprængstoffer, da han i 2005 var udstationeret med Den Danske Internationale Brigade i Afghanistan. Her har han fotograferet en bil, der er blevet ramt af en vejsidebombe. (Foto: Steffen Bähring)

Forskningsgruppens kunstige næse fungerer omvendt i forhold til lignende kemiske sensorer, der findes på markedet.

De eksisterende sensorer lyser op, når der ikke er sprængstoffer i nærheden. I det øjeblik, hvor de opfanger sprængstofmolekyler, forsvinder den selvlysende effekt.

Men da den selvlysende effekt også kan forsvinde af andre årsager, risikerer de eksisterende sensorer at give anledning til falske alarmer.

»Problemet med fluorescens er, at der er mange ting, der kan gå ind at dæmpe  den. Temperaturudsving og urenheder i opløsningen kan fjerne fluorescensen, så det er ikke et sikkert signal om, at der er sprængstof til stede,« siger Steffen Bähring.

Det nye stof bliver kun selvlysende, hvis det kommer i kontakt med molekyler fra sprængstoffet TNT og enkelte salte, og derfor mener forskergruppen fra SDU, at deres metode er mere pålidelig end de eksisterende teknikker baseret på fluorescens.

I Xsense-projektet viste den tidligere udgave af sensoren fra SDU også, at den fungerede godt, selvom der var andre stoffer, der ligner sprængstof, i luften.

»Deres metode var en af dem, der klarede sig bedst i de forsøg, vi foretog med at udsætte dem for blandt andet diesel og gødning,« siger Anja Boisen.

Et af problemerne med sensoren er dog, at den kun kan lyse op én gang, hvorefter den skal udskiftes af en anden sensor. Desuden oplevede Anja Boisen, at den var følsom over for, hvordan den blev opbevaret, da hun testede den.

Kunstig næse kan opsnuse miner

Steffen Bähring begyndte at interessere sig for sprængstofsensorer, da han i 2005 var udstationeret med Den Danske Internationale Brigade i Kabul i Afghanistan.

Afghanistan er et af de lande, hvor der ligger flest landminer, og de bliver ofte fjernet af mennesker, der går rundt med en pind og pirker i jorden. Metaldetektorer virker sjældent, da mange landminer er fremstillet med et minimum af metal for at undgå at blive opdaget, men da omkring 80 procent af dem er fremstillet med sprængstoffet TNT, vil SDU-forskernes kunstige næse måske en dag kunne sniffe sig frem til de skjulte miner.

Ifølge Anja Boisen skal forskerne dog først arbejde på at forbedre stabiliteten, og så skal de finde ud af, hvordan de vil måle den selvlysende effekt. Det kunne være ved automatisk at tage billeder af væsken, mens et lille computersystem holder øje med, om væsken pludselig lyser op.

»Jeg tror, at man skulle have et lille apparat, hvor man satte en ny chip ind hver gang. Inde i apparatet skal der sidde et godt kamera, der er koblet op på noget god software, som kan foretage en dataanalyse. For det handler jo virkelig om, at du skal være næsten 100 procent sikker. Du går jo ikke ind i et ryddet område, hvis du siger, at det er 95 procent sikkert. Så du skal have nogle rutiner ind, så du virkelig er sikker på det, du måler,« siger Anja Boisen.

Næsen skal kombineres med andre målemetoder

Selvom den kunstige næse bliver meget præcis, vil den dog ikke kunne klare sig alene, da den kun kan opfange TNT og ikke mere moderne sprængstoffer. Derfor skal den være et supplement til andre målemetoder.

»Man gør ofte det, at man kombinerer uafhængige målemetoder for at få sin sikkerhed op. Hvis det er ude i et område, hvor man kigger efter miner, bruger man tit georadar og visuel inspektion, hvorefter man fusionerer data. Når man ser, at fire uafhængige målemetoder siger det samme, er der en ret høj sikkerhed,« siger Anja Boisen.

Det kommer dog til at tage nogle år, før den kunstige næse fra Syddansk Universitet er klar til at tage over for hundene.

»Jeg vil mene, at der stadig ligger en del forskning, før man har noget, der er godt nok til, at man kan gå ud på markedet med det,« siger Steffen Bähring.