Voor degenen die in de Amerikaanse strijdkrachten dienen, zijn vijandelijke strijders slechts een van de vele gevaren op het werk. Personeel in alle takken van het leger is afhankelijk van geavanceerde technologie om hun operaties uit te voeren - en als die technologie hen tekort schiet, kunnen de gevolgen rampzalig zijn. Eén enkel namaakonderdeel in de toeleveringsketen is alles wat nodig is om een krachtige lier of een verfijnd lanceersysteem voor vliegtuigen te veranderen van een actief in een veiligheidsrisico.
Deze realiteit was de aanzet voor baanbrekend onderzoek door marinewetenschapper Alison Smith, die materiaalkunde bestudeert op de campus van de Crane Division van het Naval Surface Warfare Center (NSWC) in Crane, Indiana. Smith realiseerde zich dat gevoelige componenten konden worden gecertificeerd door het gebruik van handtekeningen op nanoschaal, waardoor het leger snel en gemakkelijk slechte technologie kan uitroeien en zijn leden veilig kan houden.
Smith presenteert haar werk deze zaterdag in het National Museum of American History in Washington, DC voor de jaarlijkse Militaire Invention Day van het Smithsonian. Een samenwerking met het US Patent and Trademark Office, het evenement toont de bijdragen van het Amerikaanse leger aan wereldwijde innovatie. Wetenschappers en ingenieurs die op de hoogte zijn van nieuwe technologieën - van geavanceerde thermische nachtzichtuitrusting tot diepe namaakbeelddetectie - zullen aanwezig zijn om ze uit te leggen, en artefacten van de afdeling Armed Forces History van het museum zullen ook te zien zijn.
Om het basisprincipe van nanosignaturen op een toegankelijke manier te illustreren, laat Smith museumbezoekers papieren sneeuwvlokken uitknippen, deze gebruiken om de onderkant van CD's te maskeren en vervolgens analyseren hoe de patronen van licht die de CD's reflecteren daardoor verschillen. Het veranderen van materialen op atomair niveau is duidelijk een meer betrokken proces, maar deze demonstratie brengt het punt naar voren dat kleinschalige wijzigingen grootschalige gevolgen kunnen hebben voor de optische eigenschappen van een materiaal.
Door arrays van kristalnanodeeltjes in materialen in te bedden, ontdekte Smith dat ze de macroscopische optica van die materialen op onderscheidende manieren kon veranderen zonder hun functionaliteit in het minst te schaden. Als het leger eenmaal een officieel protocol voor nanocertificering heeft vastgesteld, hebben schetsmatige leveranciers geen kans om neponderdelen in militair materieel te krijgen. Van opportunisten in China en elders is bekend dat ze oude, slordige onderdelen spuiten en verpotten als nieuwe naast legitieme leveranciers; Smiths technologie neemt onzekerheid uit de vergelijking en stelt het leger in staat de tarwe van het kaf te scheiden zonder hoofdpijn.
Tina Closser, die de jeugdgerichte STEM-outreach van NSWC Crane coördineert, legde in een interview de elegantie van Smith's onderzoek uit. "Op nanoniveau kan [Smith's team] de geometrie van deze deeltjes manipuleren zoals ze willen, om verschillende reflecties te maken." Maar deze unieke reflecties zijn cruciaal op macroschaal en kunnen worden geverifieerd met basiscamera's voor mobiele telefoons. zoals kleine QR-codes. Met deze nieuwe technologie, zal groen licht een onderdeel net zo eenvoudig zijn voor militaire fabrikanten als het scannen van een afgedrukte code is voor kaartjes in films. Zodra de camera het gewenste reflectiepatroon detecteert, laat een speciale app de scanner weten dat het betreffende onderdeel legitiem is.
Dit maakt on-the-fly on-site authenticatie van componenten in elke fase van apparatuurassemblage mogelijk. "Je kunt het scannen en zeggen:" Dit is een goed onderdeel ", vat Closser samen. “Als je het naar een laboratorium zou moeten brengen, zou het het niet echt waard zijn.” Na verloop van tijd kan dit soort nanotagging verder reiken dan het leger en de kwaliteitscontrole in industrieën over de hele wereld versterken.
Closser is een ervaren opvoeder en is erg blij dat Smith haar revolutionaire technologie met jonge mensen zal delen op deze Militaire Uitvindingsdag - in het bijzonder jonge vrouwen. Smiths verhaal helpt een veel voorkomend stereotype te onderdrukken dat militaire technologie het baljuwschap is van mannen en alleen mannen.
"Ik hoop dat het de volgende generatie meisjes inspireert om te denken: 'Hé, dat kan ik doen!'" Zegt Closser.
Militaire Invention Day loopt van 10:00 uur tot 17:30 uur in het National Museum of American History op 18 mei. Er zijn geen kosten voor toegang, en alle leeftijden zijn welkom.
