ใช้ลำเลเซอร์วัดการสั่นโมเลกุลชี้จุด “ระเบิดแสวงเครื่อง”

โมเลกุลแต่ละชนิดมีความถี่ในการสั่นที่แตกต่างกันและเป็นลักษณะเฉพาะตัว นักวิทยาศาสตร์จึงได้พัฒนาลำเลเซอร์เพื่อกระตุ้นให้เกิดการสั่นของโมเลกุล โซึ่งช่วยในการตรวจหา “ระเบิดแสวงเครื่อง” ที่คนร้ายซ่อนไว้ตามจุดต่างๆ ได้

งานวิจัยดังกล่าวเป็นความพยายามของทีมจาก มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตท (Michigan State University) สหรัฐฯ ซึ่งปรารถนาจะลดจำนวนผู้เสียชีวิตในประเทศที่มีภาวะไม่สงบอย่างอัฟกานิสถาน และมีการลอบวางระเบิดริมถนนอยู่เนื่องๆ โดยบีบีซีนิวส์รายงานว่า มากกว่าครึ่งของผู้เสียชีวิตในสมรภูมิรบที่อิรักและอัฟกานิสถานนั้นเป็นผลมาจากระเบิดแสวงเครื่อง (improvised explosive device: IEDs) ซึ่งเป็นระเบิดที่คนร้ายประกอบขึ้นเอง

งานวิจัยนี้ได้ตีพิมพ์ลงวารสารแอพพลายด์ฟิสิกส์เลตเตอร์ส (Applied Physical Letters) โดยหัวหน้าทีมวิจัยผู้พัฒนาหัววัดเลเซอร์คือ ดร.มาร์คอส แดนทัส (Dr. Marcos Dantus) จากมิชิแกนเสตท ซึ่งเขาบอกว่า การตรวจหาระเบิดแสวงเครื่องนั้นเป็นเรื่องท้าทาย เพราะสารประกอบทางเคมีในสิ่งแวดล้อมช่วยซ่อนโมเลกุลของสารระเบิดไว้

“การพัฒนาเซนเซอร์ที่มีความไวต่อโครงสร้างโมเลกุลนั้น จำเป็นสำหรับการตรวจวัตถุระเบิดและช่วยเลี่ยงการอพยพประชาชนออกจากตึกหรือถนนที่พลุ่กพล่าน อันเกิดจากการเตือนพลาด (false alarm) ของเซนเซอร์” ดร.แดนทัสกล่าว

เซนเซอร์ตรวจหาวัตถุระเบิดนี้จะส่งลำเลเซอร์ไปหาตรวจวัดสารประกอบเคมีจากวัตถุต้องสงสัยในตำแหน่งที่มีระยะทางแน่นอน โดยลำเลเซอร์จะรวมคลื่นสั้นหรือพัลส์ (pulse) ไป “เตะ” หรือกระตุ้นโมเลกุลของสารระเบิดให้สั่นด้วยพัลส์ที่ยาวขึ้น

ดร.แดนทัสกล่าวว่าเดิมทีลำเลเซอร์กับวิธีที่เขาและคณะได้พัฒนาขึ้นนั้นออกแบบมาจะใช้งานกับกล้องจุลทรรศน์ แต่เขาสามารถที่จะดัดแปลงและขยายการใช้งาน เพื่อแสดงให้เห็นถึงแระสิทธิภาพในการตรวจหาสารระเบิดจากระยะไกลๆ ได้ แต่เขาไม่สามารถให้รายละเอียดถึงเทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังสิ่งประดิษฐ์ที่พัฒนาขึ้นมาได้มากนัก เพราะโครงการวิจัยนี้เป็นเรื่องอ่อนไหว

ทางด้าน ดร.แกรห์ม เทิร์นบูล (Dr.Graham Turnbull) จาก มหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูวส์ (University of St Andrews) สก็อตแลนด์ ซึ่งทำงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเซนเซอร์ตรวจวัดวัตถุระเบิดมาเป้นจำนวนมาก ให้ความเห็นแก่บีบีซีนิวส์ว่า งานวิจัยล่าสุดที่ใช้เลเซอร์ตรวจหาสารระเบิดนี้ เป็นอีกก้าวที่น่าตื่นเต้นสำหรับการตรวจหาวัตถุระเบิดจากระยะไกล แม้ว่าการทดลองยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น

“งานวิจัยนี้ได้สาธิตให้เห็นว่าเทคนิคตรวจวัดสเปกตรัมด้วยเลเซอร์ที่เรียกว่า “โคฮีเรนต์ แอนตี-สโตกส์รามันสเปกโตรสโคปี” (coherent anti-Stokes Raman spectroscopy) นั้น สามารถนำไปใช้เพื่อตรวจหาสารระเบิดระยะไกลด้วยความไวสูงได้ และทีมวิจัยยังได้แสดงให้เห็นว่าเทคนิคของพวกเขานั้นไวแค่ไหน โดยตรวจวัดสารระเบิดที่มีความเข้มข้นต่ำเพียง 1 ในล้านกรัมต่อ 1 ตารางเซนติเมตร จากระยะไกล 1 เมตรได้” ดร.เทิร์นบูลกล่าว

ดร.เทิร์นบูลกล่าวอีกว่า เทคนิคนี้ยังสามารถแยกโมเลกุลที่คล้ายสารระเบิดมากๆ ได้ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อสภาพแวดล้อมที่มีความซับซ้อนมากๆ อย่างเช่นในสนามบิน ซึ่งอาจจะมีสารประกอบที่ไม่ก่ออันตรายใดแต่เทคนิคการตรวจสารระเบิดวิธีอื่นฟ้องผิดว่าเป็นสารตรวจระเบิด

บีบีซีนิวส์บอกด้วยว่าเมื่อกลางปี 2010 ดร.เทิร์นบูลและทีมได้พัฒนาเทคโนโลยีทางด้านเลเซอร์ที่สามารถตรวจจับสารระเบิดที่ซ่อนอยู่ด้วยพลาสติกที่เรียกว่า “โพลีฟลูออรีน” (polyfluorene) และพบด้วยว่าเลเซอร์ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นมานั้นมำปฏิกิริยากับไอของสารระเบิดอย่างทีเอ็นที (TNT) ด้วย

ดร.เทิร์นบูลแนะด้วยว่าหากนำชุดเลเซอร์นี้ไปติดตั้งยานยนต์อัตโนมัติที่ควบคุมได้ในระยะไกล ยานยนต์นั้นก็สามารถ “ดม” ไปได้รอบๆ เขตทุ่นระเบิด เพื่อตรวจหากลุ่มไอสารระเบิด ซึ่งทำให้หุ่นยนต์มีอุปกรณ์สำหรับทำหน้าที่เหมือนจมูกสุนัข และเครื่องตรวจหาสารระเบิดนี้จะเป็นประโยชน์ในเมื่อใช้ตามถนนของอัฟกานิสถานที่เต็มไปด้วยฝุ่นมากมายที่ทำให้ได้ผลตรวจที่ผิดพลาด