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Armes biologiques Smart Dust Senses
Avez-vous déjà remarqué l'éclat d'une aile de scarabée ? Si c'est le cas, vous avez probablement été frappé par son irisation inhabituelle. Cependant, malgré ce que votre œil voit, cette couleur n'est pas naturelle. Les coléoptères n'ont pas de pigment, explique Michael Sailor, professeur au département de chimie et de biochimie de l'Université de Californie à San Diego. Au lieu de cela, explique-t-il, la couleur est produite par deux autres propriétés : l'interférence optique - le même phénomène derrière les couleurs des arcs-en-ciel et des bulles de savon - et des structures élaborées à la surface de l'aile.
En imitant artificiellement ce phénomène, Sailor entend faire plus que des arcs-en-ciel. Avec un financement de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), il travaille à transformer des nanoparticules imprégnées de couleurs irisées en empreintes digitales qui peuvent être ajoutées aux explosifs et autres produits chimiques, ce qui permet de retracer une bombe ou une drogue illégale jusqu'à un seul fabricant. . Il s'efforce également de faire en sorte que les particules reflètent les couleurs distinctives lorsqu'elles rencontrent des agents pathogènes spécifiques dans l'air ou dans l'eau, afin de créer un capteur jetable bon marché pour détecter les armes chimiques et biologiques.
Pour fabriquer les particules, que Sailor appelle poussière intelligente, il crée d'abord un filtre pour la lumière à la surface d'une plaquette de silicium de la taille d'un quart. Il place la plaquette dans une solution conductrice, puis la corrode électrochimiquement avec un courant alternatif. Sailor dit qu'au fur et à mesure que [la corrosion] pénètre dans le silicium, il s'engorge et s'ouvre à nouveau, puis s'engorge et s'ouvre à nouveau. Le résultat est un réseau délicatement gravé de pores parallèles d'environ deux nanomètres de diamètre. À l'aide de vibrations ultrasonores, Sailor émiette ensuite la plaquette en particules de la largeur d'un cheveu.
Lorsqu'elles sont dispersées dans l'air ou dans l'eau, les particules de poussière ordinaires diffusent la lumière dans toutes les directions. Mais lorsqu'elle est éclairée avec un laser, explique Sailor, la poussière intelligente apparaît assez différente. Vous obtiendrez cette longueur d'onde de lumière nette et très précise pour un angle donné entrant et rebondissant sur cette surface, dit-il. Les couleurs qui en résultent sont incroyablement vives, fortes [et] hautement réfléchissantes. En variant le courant, la durée du processus et la composition de la solution, Sailor peut créer des filtres qui produisent des millions de couleurs spécifiques. Chaque couleur est déterminée par l'indice de réfraction de ces couches complexes dans le silicium. Sailor dit que l'indice de réfraction est comme un code-barres qu'un laser peut lire pour déterminer la composition de la poussière.
Le travail de Sailor a suscité l'intérêt de la DARPA en raison de ses applications sur le champ de bataille et de lutte contre le terrorisme. Les particules pourraient être appliquées en tant qu'étiquette à certains matériaux de fabrication de bombes, de sorte que lorsqu'une bombe explose, les enquêteurs puissent analyser une scène de crime à la recherche de particules de poussière intelligentes spécifiques. La plupart des trucs qui sont utilisés dans les activités terroristes sont détournés à des fins légitimes, dit Sailor. Si différents fabricants incorporaient de la poussière intelligente codée de manière unique, le type de poussière trouvée sur les lieux de la bombe indiquerait où les matériaux de la bombe ont été achetés et fournirait un indice sur l'identité des terroristes qui ont fabriqué la bombe.
Des tactiques similaires peuvent être utilisées pour traquer les matériaux utilisés pour créer des drogues illégales. Sailor dit que les revendeurs et les fabricants illégaux achètent ce que l'on appelle des précurseurs dans des entrepôts de produits chimiques légitimes. Si ces agents étaient traités avec de la poussière intelligente codée différemment, il serait beaucoup plus facile de retracer le médicament jusqu'à l'entrepôt d'origine, puis jusqu'à l'acheteur.
Alors que la poussière intelligente peut servir d'empreinte chimique unique, elle pourrait être encore plus utile en tant que capteur, dit Sailor. C'est parce que les particules peuvent être amenées à refléter la lumière différemment en présence de certains produits chimiques - un changement qui peut identifier les contaminants chimiques et biologiques, y compris la pollution et les armes biologiques.
A titre de démonstration, Sailor a encodé la poussière pour détecter le MTBE, un additif dans l'essence. Le MTBE n'est pas détruit biologiquement, explique Sailor, donc une fois dans le sol, il y reste et peut facilement se retrouver dans l'eau potable. Une entreprise appelée Trex Industries a autorisé le processus et développe la technologie pour surveiller les polluants et les pesticides.
Les agents neurotoxiques comme le Sarin, le produit chimique utilisé dans l'attaque du métro de Tokyo menée par le culte Aum Shinrikyo, sont particulièrement sensibles à la poussière intelligente. Parce que les pesticides comme le DDT sont chimiquement similaires aux gaz neurotoxiques, Sailor dit que les particules peuvent également être préparées pour les détecter.
La poussière intelligente peut être déployée de plusieurs manières. Pour les applications environnementales, Sailor dit que la poussière peut être saupoudrée sur les murs ou mise dans de la peinture qui recouvre les surfaces. La surface traitée s'allumerait alors lorsque, par exemple, les vapeurs de gaz atteindraient des niveaux indésirables dans l'air autour d'une installation de traitement du pétrole. Dans les scénarios de combat, il dit qu'il serait facile de peindre les ailes d'un [drone] avec la poussière, de le faire voler dans l'air qui peut être chargé d'agents neurotoxiques et de le frapper avec un laser à une distance sûre. Dans des situations terroristes comme le World Trade Center, Sailor dit que les robots pourraient être peints avec de la poussière, équipés d'une caméra d'autosurveillance et envoyés dans un bâtiment en ruine pour détecter les fuites de gaz naturel. Une tactique similaire pourrait être utilisée pour détecter des agents mortels comme l'anthrax qui auraient pu contaminer un bâtiment.
À l'heure actuelle, la poussière ne peut pas être détectée par des lasers à plus de 25 mètres de distance. Ce n'est pas un problème pour les applications environnementales, mais c'est un obstacle majeur pour une utilisation sur le champ de bataille. Ainsi, Sailor et son équipe s'efforcent de rendre la poussière détectable à un kilomètre ou plus et disent qu'ils pourraient réussir d'ici un an. Ils veillent également à ce que la poussière intelligente conserve ses propriétés dans des conditions extérieures difficiles ou même en cas d'explosion. S'il réussit, Sailor aura créé le package total : la poussière c'est malin et difficile.