For dem, der tjener i De Forenede Staters væbnede styrker, er fjendtlige kæmpere kun en af mange farer på jobbet. Personale på tværs af alle militærgrene er afhængige af avanceret teknologi for at udføre deres operationer - og hvis denne teknologi svigter dem, kan konsekvenserne være katastrofale. En enkelt forfalskningskomponent i forsyningskæden er alt, hvad det kræver for at omdanne et højdrevet vinsch eller et finjusteret flystartningssystem fra et aktiv til en sikkerhedsrisiko.
Denne virkelighed var drivkraft for banebrydende forskning af marinevidenskabsmand Alison Smith, der studerer materialevidenskab på campus i Naval Surface Warfare Center (NSWC) Crane Division i Crane, Indiana. Smith indså, at følsomme komponenter kunne certificeres ved hjælp af nanoskalaunderskrifter, hvilket gør det muligt for militæret hurtigt og nemt at udrydde teknologien, der er dårligt fremstillet, og holde sine medlemmer sikre.
Smith præsenterer sit arbejde denne lørdag på National Museum of American History i Washington, DC til Smithsonians årlige militære opfindelsesdag. Begivenheden viser et samarbejde med det amerikanske patent- og varemærkekontor, hvad det amerikanske militærs bidrag til global innovation giver. Forskere og ingeniører, der er vidende om nye teknologier - fra avanceret termisk natvisionsudstyr til dybbillede billeddetektion - vil være til rådighed for at forklare dem, og artefakter fra museets afdeling for væbnede styrker vises også.
For at illustrere det grundlæggende princip om nano-underskrifter på en tilgængelig måde, vil Smith have museumsgæster udskåret papirsneflinger, bruge dem til at maskere undersiden af cd'er og derefter analysere, hvordan mønstrerne af lys, som cd'erne reflekterer, adskiller sig som et resultat. At ændre materialer på atomniveau er åbenlyst en mere involveret proces, men denne demonstration driver hjemmet til det punkt, at småskalige ændringer kan have stor betydning for et materiales optiske egenskaber.
Ved at indlejre matriser af krystal nanopartikler i materialer fandt Smith, at hun kunne ændre den makroskopiske optik af disse materialer på karakteristiske måder uden at forringe deres funktionalitet i det mindste. Når militæret først har afgjort en officiel protokol til nano-certificering, har skitserede leverandører ikke en chance for at få falske dele i militært udstyr. Opportunister i Kina og andre steder er blevet kendt for at spraymale gamle, uklare dele og bonde dem som nye sammen med legitime sælgere; Smiths tech vil tage usikkerhed ud af ligningen og give militæret mulighed for at adskille hveden fra chaff-hovedpine-fri.
Tina Closser, der koordinerer NSWC Cranes ungdomsorienterede STEM-opsøgning, forklarede i et interview elegansen i Smiths forskning. ”På nano-niveau kan [Smiths team] manipulere geometrien af disse partikler, som de vil, for at frembringe forskellige reflektioner.” Men disse unikke refleksioner er afgørende i makroskala, og de kan verificeres med basale mobiltelefonkameraer som små QR-koder. Med denne nye teknik vil grønbelysning en del være lige så enkel for militærproducenter som scanning af en trykt kode for billetoptagere i filmene. Når kameraet registrerer det ønskede reflektionsmønster, informerer en dedikeret app scanneren om, at den pågældende komponent er legitim.
Dette giver mulighed for on-the-fly-godkendelse på stedet af komponenter i alle faser af udstyrsmontering. ”Du kan scanne det og sige, 'Dette er en god del, '” opsummerer Closser. ”Hvis du skulle tage det med til et laboratorium, ville det ikke rigtig være det værd.” Med tiden kunne denne slags nanomærkning strække sig ud over militæret og styrke kvalitetskontrol i industrier over hele verden.
En erfaren underviser, Closser er begejstret for, at Smith vil dele sin revolutionære teknik med unge denne militære opfindelsesdag - især unge kvinder. Smiths historie hjælper med at dæmpe en almindelig stereotype om, at militærteknologi er bailiwick for mænd og mænd alene.
”Jeg håber, det inspirerer den næste generation af piger til at tænke:” Hej, det kan jeg gøre! ”” Siger Closser.
Military Invention Day løber fra 10:00 til 17:30 på National Museum of American History den 18. maj. Der er ingen afgift for adgang, og alle aldre er velkomne.
