Teraherzvågor kan se igenom plast, textilier och papper samtidigt som biomolekyler, proteiner, sprängmedel och narkotika ofta har karaktäristiska absorptionslinjer – fingeravtryck – i terahertzområdet.

Kriminalteknikern trär en smart sensor över pekfingret och analyserar brottsplatsen genom att peta runt på föremål. Och på postterminalen skannas det automatiskt efter droger i paketen som hastigt rusar förbi

Så kan det se ut i framtiden. Avancerad sensorteknik kan komma att användas för att dokumentera brottsplatser eller leta efter droger och annat otillåtet innehåll i postpaket eller bagage. I realtid och i rumstemperatur, för att nämna två utmanande bivillkor.

Forskningsinstitutet Rise började leta efter forensiska tillämpningar av sensorteknik i ett projekt som startade 2017. Det har förnyats och fortsätter till åtminstone 2025. Ett av resultaten ska bli prototyper av ett komplett IT-system med realtidsdetektorer som bas. 

Qin Wang leder sensordelen av projektet och har redan hunnit plocka och labba med diverse teknik i en välfylld verktygslåda: grafen, nanofotonik, terahertz, plasmonik, kvantprickar – all ny sensorelektronik du kan tänka dig. Terahertztekniken åker snålskjuts på halvledartekniken och ett av Sveriges största renrum – Electrumlaboratoriet – har kommit till god nytta.

Qin Wang leder sensordelen av projektet

Fingertoppssensorn är en vision. ”Ta dagens science fiction inom forensik till morgondagens verklighet”, säger en projektbeskrivning. Målet är en verktygslåda där en sensor ingår, om inte i form av en fingertopp så kanske i alla fall en batteridriven handhållen apparat. 

Sensorn på brottsplatsen skulle inte ersätta en riktig labbanalys. Men den skulle kunna ge en snabb översikt av brottsplatsen, och peka ut vad som är intressant för vidare analys.  Dagens undersökningar resulterar i en stor mängd labbprover där bara ett fåtal kanske är intressanta i slutändan.

Sensorn skulle kunna hitta krutrester. Eller avgöra om ett blodstänk är färskt eller inte. Polisen kan slippa att klippa ut en provlapp ur soffan och skicka till labbet.

Projektet Iflows ska pågå till 2025.

Brottsplatsverktyget var fokus för ett första projekt som nu är avslutat. Det aktuella projektet heter Iflows (iFLOWS). Det startade i november och ska pågå till 2025. 

Iflows-projektet tar sikte på illegal posttrafik – att detektera exempelvis droger, falska identitetshandlingar eller sprängämnen.

Idén kom från Frankrike. Där fanns AI-forskare med idéer om mjukvara för realtidsanalys av terahertzsensordata. Men de saknade sensorer som kunde generera data att jobba mot. De hittade Qin Wangs forskargrupp på Rise.

Terahertztekniken fortsätter att utvecklas. Det handlar om att generera och detektera frekvenser kring 1 och 10 THz där det går att se vad vare sig öga, radar eller IR kan se. Terahertzområdet brukade vara en blind fläck. Sensorer i spektrumen över och under, mikrovågor och IR, har varit mer utvecklad.

Teraherzvågor kan penetrera många vanliga material och kan detektera intressanta kemiska ämnen med stor selektivitet. Den som kan tämja terahertz kan se igenom plast, textilier, papper och papp. Samtidigt har biomolekyler, proteiner, sprängmedel och narkotika ofta karaktäristiska absorptionslinjer – fingeravtryck – i terahertzområdet.

Perfekt för den som vill snoka i folks paket och bagage. 

Postverket kan genomsöka paketen utan att öppna dem, automatiskt, utan att rubba den normala verksamheten. 

Flygplatser skulle kunna använda sensorn på bagage. Där används redan sensorer av flera slag, som röntgen och rf. Även terahertzsensorer, men inte lika sofistikerade. De kan detektera mynt och pistoler – inte kokain. Enligt Qin Wang går det till och med att bygga en sensor som inte bara känner igen kokain utan även olika analoga varianter (de har olika straffskalor).

Iflows drivs av forskningsinstitutet Rise, högskolan KTH och Polisens analysavdelning NFC (Nationellt forensiskt centrum). 

Ett stort antal internationella intressenter är även involverade – 16 stycken från 11 länder. Inte bara expertis inom optoelektronik och sensorer, utan även mjukvaruutvecklare – för bland annat AI och bildbehandling. Och ej att förglömma kriminologer och säkerhetsexperter. 

Qin Wang skrattar när hon tänker på gruppens möten och epostväxling och den förbistring som kan uppstå mellan de olika domänerna.

Qin Wang

– Både tekniskt och språkligt. Mjukvarufolk pratar om AI och hårdvarufolk pratar om laser och scanners. Det blandas med polistermer från konstaplarna.

Den här typen av breda projekt har enligt Qin Wang lite lättare att beviljas forskningsmedel än ett rent hårdvaruprojekt. 

– En ansökan om bara en terahertzdetektor får inte så stort intresse som du får för det här sällskapet.

Tillämpningen är också ett plus, med ett aktuellt intresse för säkerhet inom EU. Frankrikes Homeland Security finns bland deltagarna.

Iflows har ett helhetsperspektiv ändå upp till att ta fram administrativa system för de som i slutänden skulle använda tekniken. Målet är att effektivisera jakten på förbjudet gods. Och där finns flaskhalsar även inom det administrativa området.

Qin Wangs egen grupp arbetar med själva sensordelarna av projektet. Att utveckla dem och testa dem. Närmare bestämt fysiken i sensorerna, för även mjukvara är ofta avgörande i de nya sensorerna. 

En annan forskargrupp i projektet använder AI för att reducera de stora datamängder som sensormätningarna resulterar i när paket scannas – kanske tio gånger per sekund – när de rullar förbi på ett löpande band.

En första prototyp av en terahertzsensor kan vara framtagen innan året är slut. Den använder plasmonik för selektivitet och förstärkning.

En nyckelegenskap är att sensorn fungerar vid rumstemperatur – som postkontor har – vilket normala terahertzsensorer inte gör.

Planen är att släppa ytterligare två prototyper innan Iflows är över.