Podstawę funkcjonowania tego urządzenia stanowi zjawisko Seebecka, za sprawą któego dochodzi do powstawania siły elektromotorycznej w obwodzie zawierającym dwa metale bądź półprzewodniki, których złącza mają różne temperatury. Dzięki innowacyjnej technologii naukowcy byli w stanie wykonywać iście szczegółowe pomiary. Dość powiedzieć, że najlżejszy obiekt ważył 40 attogramów, przy czym jeden attogram stanowi 10−18 grama.
Czytaj też: Stworzyli plazmę i zaobserwowali ją pod mikroskopem. Wyjątkowy eksperyment w czasie rzeczywistym
Wykorzystując sondę mikrowspornikową oraz założenia wspomnianego zjawiska, członkowie zespołu badawczego stworzyli pożądany obwód, a następnie wykorzystali światło podczerwone do stymulacji cząsteczek materiałów. Późnej, analizując sygnały spektroskopowe i zmiany różnic temperatur, badacze byli w stanie zidentyfikować i obliczyć ilości wykrytego materiału.
Tym ostatnim był TNT, czyli powszechnie znany materiał wybuchowy, a także metylofosfonian dimetylu, czyli związek stosowany między innymi w środkach zmniejszających palność. Jak wyjaśniają autorzy, wykorzystana sonda ma ostrą końcówkę, którą należy zbliżyć do powierzchni, by potem oświetlić ją światłem podczerwonym. Nawet przy niewielkiej ilości wytworzonego w ten sposób ciepła możliwe było dokonanie pomiarów.
Czujnik opracowany przez inżynierów związanych z Oak Ridge National Laboratory wykorzystuje fenomen termoelektryczny zwany zjawiskiem Seebecka
A wszystko to w nieinwazyjny sposób i przy rekordowo małych skalach. O jakich wartościach mowa? Wystarczy wyobrazić sobie niewielkich rozmiarów monetę, a następnie zmniejszyć ją około milion razy. To celne zobrazowanie sytuacji, z jaką mierzyli się członkowie zespolu badawczego. Co więcej, ich dalsze plany są nawet bardziej ambitne, ponieważ zakładają, że możliwe będzie dalsze przesuwanie obecnych granic.
Korzyści płynących z wdrożenia proponowanego rozwiązania jest więcej. Jedną z największych z pewnością będą niskie koszty produkcji, ponieważ mówi się o wytwarzaniu tysięcy takich sond za kwotę rzędu kilkuset dolarów. Nowa technologia spełnia bardzo wyśrubowane wymagania, ponieważ mówimy o czujnikach, które są tanie, niewielkich rozmiarów, wysoce wydajne, a zarazem łatwe w obsłudze.
Gdzie mogłyby one zostać wykorzystane? Za przykład naukowcy podają chociażby lotniska, gdzie takie czujniki byłyby używane na bramkach bezpieczeństwa. Innym miejscem mogłyby być tunele, w których wydobycie prowadzą górnicy. Jeśli ambitne plany na przyszłość zostaną zrealizowane, to możemy się spodziewać powstania jeszcze dokładniejszych czujników, wykorzystujących prawa fizyki do dokonywania detekcji na poziomie pojedynczych atomów. Takie pomiary kwantowe byłyby naprawdę ciekawe.
