Химическая идентификация методом магнитоупругого зондирования (CHIMES)

Недорогая сенсорная технология под названием «Химическая идентификация с помощью магнитоупругого зондирования» (ChIMES) использует материалы, реагирующие на мишень (TRM), в качестве исполнительных механизмов в магнитоупругих (M-E) сенсорах (рис. 1).

TRM могут происходить из многих классов химических и биохимических соединений с разными степенями селективности. TRM с сильным сходством с конкретными целями можно использовать индивидуально, в то время как TRM с распределенной избирательностью можно формировать в массивы с помощью искусственной нейронной сети или других инструментов на основе искусственного интеллекта, используемых для анализа и интерпретации. Магнитоупругие компоненты представляют собой аморфные ферромагнитные сплавы с высокой магнитной проницаемостью и очень низкой коэрцитивной силой. Когда TRM сталкивается с целью, он создает силы, которые изменяют магнитные свойства сплава способами, которые можно обнаружить с помощью установленной катушки обнаружения возбуждения.

CHIMES включает ферромагнитный металл и реагент молекулярного распознавания, связанный с ферромагнитным металлом. Реагент для молекулярного распознавания способен расширяться под воздействием пара или жидкости из целевого материала, так что реагент для молекулярного распознавания изменяет напряжение растяжения на ферромагнитном металле. Материал мишени обнаруживается на основе изменений характеристик магнитного переключения ферромагнитного металла, вызванных изменениями растягивающего напряжения.

Датчик может обнаруживать все, для чего могут быть идентифицированы или разработаны TRM. Он способен к непривязанной связи через неметаллический или тонкий металлический барьер. CHIMES может быть миниатюризирован и достаточно энергоэффективен для питания от встроенных аккумуляторов. Форма, размер и внешний вид могут быть адаптированы к конкретным потребностям. CHIMES подходит как для открытого, так и для скрытого применения и может одновременно обнаруживать множественные и переменные цели с помощью модульных TRM. Датчик намного дешевле, чем такие методы, как газовая хроматография.

Приложения для CHIMES включают взрывчатые вещества или метки; боевые химические и биологические агенты и прекурсоры или побочные продукты их производства; компоненты выдыхаемого газа для диагностики здоровья и обнаружения наркотиков; токсичные промышленные химикаты и материалы; свежесть и безопасность продуктов питания; летучие органические соединения; и другие переносимые по воздуху и воде загрязнители.