パルス光音響技術を用いた固体TEX及びCL-20爆薬検出のためのPEDOTポリマーの電荷移動機構の研究

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Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc.2020 Jun;241:118597. S1386-1425(20)30576-X. doi: 10.1016/j.saa.2020.118597.Epub 2020-06-27.

パルス光音響技術を用いた固体TEX及びCL-20爆薬検出のためのPEDOTポリマーの電荷移動機構の研究

Study of charge transfer mechanism of PEDOT polymer for detection of solid TEX and CL-20 explosives using pulsed photoacoustic technique.

Archana Kumari
A K Chaudhary
K Rajasekhar

PMID: 32679485 DOI: 10.1016/j.saa.2020.118597.

抄録

パルス光音響(PA)法を用いた可視波長532nmの下でのTEXやCL-20のような固体状の二次爆発物の検出にPEDOTポリマー(ポリ(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]ジオキサン-5,7-ジイル)を検出媒体として使用したことを報告する。PEDOTポリマー(ポリ(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]ジオキサン-5,7-ジイル)は、化学処理なしでQスイッチNd:YAGレーザーから得られた波長532nmに等しい割合で混合されている場合、爆発物の検出のためのオプトードまたは効果的な検出媒体の役割を果たしている。この研究では、酸化されたPEDOT上の正電荷と爆薬のニトロ基の酸素原子上の電子の単独対との間の電荷移動機構を開始するには、1ミリグラムのPEDOTで十分であることが明らかになった。TEXとCL-20の増強されたPA信号の強度は、それぞれ65.38倍と1.77倍のオーダーであった。しかし、PEDOTと別々に混合したNaNOやNaNOのような非爆発性の試料についても同様の実験を繰り返した。得られたPAスペクトルのピークは非常に弱く、広がりがあり、本質的に歪んでおり、3kHz以下の周波数レイジを占め、純粋なPEDOTのPA信号の3.5倍以下であった。また、固体爆薬、CL-20とTEXの推定最小検出限界はそれぞれ0.33ngと1.03ngのオーダーであった。

We report the use of PEDOT polymer (poly (2, 3-dihydrothieno [3,4-b] dioxane-5,7-diyl) as a sensing medium for the detection of solid secondary explosives like TEX and CL-20 in solid form using pulsed photoacoustic (PA) technique under visible 532 nm wavelength. The PEDOT polymer (poly (2, 3-dihydrothieno [3,4-b] dioxane-5,7-diyl) plays the role of an optode or an effective sensing medium for the detection of explosives when mixed in equal proportion and subjected to 532 nm wavelength obtained from Q-switched Nd: YAG laser without any chemical treatment. The study reveals that one milligram of PEDOT is sufficient to initiate the charge transfer mechanism between the positive charge on the oxidized PEDOT and the lone pairs of electrons on the oxygen atoms of the nitro group of the explosives. The strength of the enhanced PA signal for TEX and CL-20 was of the order of 65.38 and 1.77 times, respectively. However, the same experiment was repeated with non-explosive samples such as NaNO and NaNO, separately mixed with PEDOT. The obtained peaks of PA spectra were very weak, broaden and distorted in nature and occupies less than 3 kHz frequency rage and 3.5 times less than the PA signal of pure PEDOT. The estimated minimum detection limit of the solid explosives, CL-20 and TEX were of the order of 0.33 ng and 1.03 ng, respectively.