Chemische identificatie door magneto-elastische detectie (ChIMES)

Een goedkope sensortechnologie, Chemical Identification by Magneto-Elastic Sensing (ChIMES) genaamd, maakt gebruik van doelresponsmaterialen (TRM's) als actuatoren in magneto-elastische (M-E) sensoren (Figuur 1).

TRM's kunnen afkomstig zijn uit vele klassen van chemische en biochemische verbindingen, met vele graden van selectiviteit. TRM's met sterke affiniteiten voor specifieke doelen kunnen afzonderlijk worden gebruikt, terwijl TRM's met gedistribueerde selectiviteit kunnen worden gevormd tot arrays met een kunstmatig neuraal netwerk of andere op kunstmatige intelligentie gebaseerde hulpmiddelen die worden gebruikt voor analyse en interpretatie. De magneto-elastische componenten zijn amorfe ferromagnetische legeringen met een hoge permeabiliteit en een zeer lage coërciviteit. Wanneer een TRM een doelwit tegenkomt, oefent het krachten uit die de magnetische eigenschappen van de legering veranderen op manieren die kunnen worden gedetecteerd met een set excitatie-detectiespoelen.

ChIMES omvat een ferromagnetisch metaal en een moleculair herkenningsreagens gekoppeld aan het ferromagnetische metaal. Het moleculaire herkenningsreagens kan expanderen bij blootstelling aan damp of vloeistof uit het doelmateriaal, zodat het moleculaire herkenningsreagens een trekspanning op het ferromagnetische metaal verandert. Het doelmateriaal wordt gedetecteerd op basis van veranderingen in de magnetische schakelkarakteristieken van het ferromagnetische metaal veroorzaakt door de veranderingen in de trekspanning.

De sensor kan alles detecteren waarvoor TRM's kunnen worden geïdentificeerd of ontwikkeld. Het is in staat tot ongebonden communicatie via een niet-metalen of dunne metalen barrière. ChIMES kan worden geminiaturiseerd en is energiezuinig genoeg voor stroom met ingebouwde batterijen. Vorm, grootte en uiterlijk kunnen worden aangepast aan een specifieke behoefte. ChIMES is geschikt voor zowel openlijke als geheime toepassingen en kan meerdere en variabele doelen tegelijk detecteren met modulaire TRM's. De sensor is veel goedkoper dan technieken zoals gaschromatografie.

Toepassingen voor ChIMES zijn onder meer explosieven of taggants; chemische en biologische middelen voor oorlogsvoering en voorlopers of bijproducten van hun vervaardiging; bestanddelen van uitgeademde gassen voor gezondheidsdiagnostiek en drugsdetectie; giftige industriële chemicaliën en materialen; versheid en veiligheid van voedsel; vluchtige organische stoffen; en andere verontreinigende stoffen in de lucht en in het water.