Hochempfindlicher Sprengstoffsensor macht Hundenase Konkurrenz

Ein neu entwickelter Detektor der Uni Bonn und dem MPI für Polymerforschung in Mainz kann bereits kleinste Spuren des Sprengstoffs TATP nachweisen.

Der Prototyp des Sprengstoffschnüfflers im Einsatz
Der Prototyp des Sprengstoffschnüfflers im Einsatz

Bonn - Der Sprengstoff TATP (Triaceton-Triperoxid) kann relativ einfach aus haushaltsüblichen Chemikalien hergestellt werden und ist fast so explosiv wie TNT. Eigenschaften, die Terroristen zu nutzen wissen, wie beispielsweise die verheerenden Anschläge 2004 in Madrid und 2005 in London zeigten, die vermutlich beide mit TATP durchgeführt wurden.

Ein neu entwickelter Detektor kann bereits kleinste Spuren des Sprengstoffs nachweisen. Hergestellt wurde das Gerät von Chemikern und Ingenieuren um Siegfried Waldvogel an der Universität Bonn sowie dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz.

Nach Angaben der Entwickler betragen die Materialkosten weniger als 1.000 Euro und lägen damit unter denen vergleichbarer Alternativen. Schon der Prototyp ist 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 sei die hohe Empfindlichkeit in Verbindung mit schnelleren Ergebnissen als bei bisherigen Verfahren. Durch die technische Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit mache der Sprengstoffschnüffler sogar dem Riechorgan von Hunden Konkurrenz. „Hunde ermüden zudem nach einiger Zeit“, betont Waldvogel. „Unser Gerät arbeitet dagegen ohne Probleme rund um die Uhr.“

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 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 drei Quarz-Mikrowaagen, die mit verschiedenen Leimsorten beschichtet sind. Dabei bindet TATP über unterschiedliche Strukturelemente an die drei Leimsorten, wodurch die drei Waagen ihre Schwingfrequenz in ganz charakteristischer Weise verändern. 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.

Die Empfindlichkeit wird durch die extrem hohe Frequenz der verwandten Schwingquarze erzielt. „Um auch noch kleinste Änderungen in der Resonanzfrequenz messen zu können, haben wir eigens hoch auflösende Zählschaltungen entwickelt“, erklärt Bernhard Klöckner, leitender Ingenieur der Abteilung Elektronik am Chemischen Institut. „Dadurch können wir noch wenige Milliardstel Milligramm TATP nachweisen.“