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18.08.2008

Hochempfindlicher Sprengstoffschnüffler zum Mini-Preis


Chemiker der Universität Bonn und des Max Planck Instituts für Polymerforschung in Mainz haben einen Detektor entwickelt, der schon bei kleinsten Mengen des Sprengstoffs TATP Alarm schlägt. Das handliche und leicht zu bedienende Gerät kostet in der Herstellung nur wenige hundert Euro. Die Bonner Forscher präsentieren vom 18.8. bis zum 5.9. in Eckernförde einen Prototyp. Dort findet in dieser Zeit die Militär-Leistungsshow "Common Shield" statt, auf der die Bundeswehr neue Systeme zum Schutz von Soldaten in Einsatzgebieten testet. Die Firma PROvendis hat den "Sprengstoffschnüffler" inzwischen zum Patent angemeldet und betreut die Vermarktung der Schutzrechte.

In Terroristenkreisen hat TATP (Triaceton-Triperoxid) momentan Konjunktur: Die Substanz ist fast so explosiv wie TNT und lässt sich relativ einfach aus haushaltsüblichen Chemikalien herstellen. TATP kam beispielsweise bei den verheerenden Anschlägen 2004 in Madrid und 2005 in London zum Einsatz.

Der neue Sprengstoffschnüffler kann schon geringste TATP-Spuren nachweisen. Hergestellt wurde das Gerät von Chemikern und Ingenieuren um Professor Dr. Siegfried Waldvogel an der Universität Bonn. Auch das Max Planck Institut für Polymerforschung in Mainz war an der Entwicklung beteiligt.

Das "Riechzentrum" des Geräts ist nur wenig größer als eine Euro-Münze. Es besteht aus drei kleinen Goldplättchen, die jeweils mit einer hauchdünnen "Leimschicht" benetzt sind. An diesen Schichten bleiben TATP-Spuren aus der Luft haften. Die Goldplättchen werden dadurch etwas schwerer. Diese Gewichtsveränderung kann man messen. "Dazu versetzen wir die Goldplättchen mit kleinen Quarzen in Schwingung", erklärt Professor Waldvogel. "Am besten klappt das bei ihrer Resonanzfrequenz. Bleiben TATP-Moleküle an den Plättchen kleben, werden diese durch das höhere Gewicht ein wenig träger - ihre Resonanzfrequenz nimmt ab." Ganz neu sind derartige "Quarz-Mikrowaagen" nicht. Es gab aber bislang keinen passenden "Leim" für TATP. Die Bonner Forscher haben ihn entwickelt - und zwar gleich mehrere unterschiedliche Sorten.

Quarz-Mikrowaagen sind nämlich relativ unspezifisch - ähnlich wie ein Fliegenfänger: An dem bleiben ja auch nicht nur Stubenfliegen, sondern genauso gut Mücken und Bienen hängen. Der Leim im Sprengstoffschnüffler "fängt" zwar vorzugsweise TATP, aber eben nicht nur. In dem Gerät sitzen jedoch gleich drei Quarz-Mikrowaagen. Sie sind mit drei verschiedenen Leimsorten beschichtet, die jeweils auf unterschiedliche Strukturelemente von TATP ansprechen. TATP bindet also an alle drei Leimsorten. Die drei Waagen verändern also ihre Schwingfrequenz in ganz charakteristischer Weise. Im Prinzip ist das ähnlich wie beim Sehen: Wenn wir nur Rot sehen würden, könnten wir Orange und Violett nicht unterscheiden - das klappt nur, weil wir auch Rezeptoren für blaues und grünes Licht haben.

Konkurrenz für Sprengstoffhunde

Ein Vorteil des Geräts sind die geringen Materialkosten von weniger als 1.000 Euro. Schon der Prototyp ist zudem sehr kompakt und einfach in der Handhabung. So zeigt eine Ampel aus drei Leuchtdioden an der Hinterseite an, ob möglicherweise eine Sprengstoffgefährdung vorliegt. Ein weiteres Novum ist die hohe Empfindlichkeit. Möglich wurde sie durch die extrem hohe Frequenz der verwandten Schwingquarze. "Um auch noch kleinste Änderungen in der Resonanzfrequenz messen zu können, haben wir eigens hoch auflösende Zählschaltungen entwickelt", erklärt Bernhard Klöckner. Der Diplomingenieur leitet die Abteilung Elektronik am Chemischen Institut. "Dadurch können wir noch wenige Milliardstel Milligramm TATP nachweisen."

Der Sprengstoffschnüffler macht damit sogar dem Riechorgan von Hunden Konkurrenz. "Hunde ermüden zudem nach einiger Zeit", betont Waldvogel. "Unser Gerät arbeitet dagegen ohne Probleme rund um die Uhr."

Quelle: idw/Universität Bonn




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