在《错配》一文中，我们深入探讨了国防工业核心的科学与技术——士兵与间谍的世界。
回溯到 2008 年，海军的 F/A-18 战斗机老旧型号遇到了一个问题：一架飞机的机翼出现裂缝，官员们认为这个问题可能并非仅限于这一架飞机。该军种随即开始检查其数百架昂贵的战斗机是否存在同样的结构问题。
没有人希望在飞机的机翼上出现裂缝，或者在飞机的任何地方出现。发现并诊断此类问题是激励一家名为 RadiantNano 的新公司的想法之一。联合创始人 Matthew Alpert 和 Leslie Dewan 希望使射线照相成像——利用辐射成像——变得更简单、更便宜，而且字面意义上更具灵活性。他们开发了一种使用名为 Novskite 的新型材料来实现这一目标的技术——它基本上可以对上述飞机进行 X 射线检查，并发现此类结构问题。此外，该材料还可以识别电离辐射（那种可怕的辐射）的存在，并揭示其来源的特性。
“辐射是我们观察周围世界的一种非常强大且极少被利用的工具，”Dewan 说。其理念是通过看不见的，世界变得更加可知。
美国国防部对这一愿景很感兴趣。今年早些时候，RadiantNano 入选参加国家安全创新网络（NSIN）的 Propel 项目——该项目让初创公司能够接触到国防部高层，并帮助他们调整技术以适应军事应用。
军方对成像，比如说，一个集装箱内部，或者知道辐射是否存在，以及如果存在，是什么原因造成的，有着多方面的原因。RadiantNano 的技术不仅可以用于检查喷气式飞机的机身裂缝，还可以用于检查装有脏弹的卡车。同时，如果你从旱冰鞋上摔下来，未来去医院看病时，你可能会遇到他们的创新。换句话说，RadiantNano 试图满足士兵和间谍的需求，同时为平民提供有用的东西。
闪耀的开端
RadiantNano 的成立部分原因在于，其创始人不仅希望提升成像能力，还希望提升辐射探测和识别能力——改进一套已存在一个多世纪的工具。你可能熟悉盖革计数器发出的“滴答滴答”声。但这类设备不再是唯一的选择。辐射探测器有几种选择，其中一种是闪烁体材料。闪烁体以不同的方式提醒人类注意高能辐射：它们会发出自己的光，设备内的光电探测器会捕捉这些光并将其转化为信息。这些光的特性——亮度、发出的特定波长——会揭示周围潜藏的辐射类型和水平。Novskite 的工作原理就是这样，当 X 射线照射到它时，它会发出可见光。但与一些其他闪烁体不同的是，这种新型材料灵敏、高分辨率且相对便宜。它也不依赖稀土矿物，这些矿物通常来自国防部不想与之打交道的国家（如中国），而且，就像卫生纸一样，也可能受到供应链中断的影响。
在其探测器形式下，RadiantNano 最初采用的方法与老式闪烁探测器一样，将光信息内部转化为信息。但这种材料也可以被塑造成一层薄而柔韧的薄膜——一种高科技的水果卷——易于部署。在这种形式下，该材料可用于成像，并可充当 X 射线胶片。
其工作原理是这样的：将闪烁体与光电二极管阵列耦合，并对其进行 X 射线照射。它会吸收 X 射线并重新发射可见光，光电二极管会捕捉这些光并将其转化为数字图像。如果你将一个物体放在 X 射线源和闪烁体之间，数字图像将显示该物体的 X 射线视野图像。由于 RadiantNano 的材料比您医生目前使用的材料更灵敏，因此您接受的 X 射线剂量将低于目前诊断骨折所需的剂量。
这样，它还可以拍摄例如跨境进入美国的车辆的射线照片。公司成立之初，他们也有兴趣使用闪烁体的探测器形式来探测和识别可能正在进入该国的辐射源。
这对美国政府来说是项大生意。问问太平洋西北国家实验室的名誉研究员 Richard Kouzes 科学家就知道了。他在危险探测行业工作了大约半个世纪，涉足基础科学和国家安全应用。太平洋西北国家实验室代表国土安全部负责部署美国边境的辐射探测器，Kouzes 最初是负责规定所有过境点此类设备要求的科学家。“如果你开车穿越加拿大或墨西哥边境，你可能会看到这些巨大的黄色柱子，”他说。这些是他所从事项目的成果，旨在确保人们不走私核材料或放射性材料进出。
自该领域大约 130 年前起，随着 Henri Becquerel 首次发现辐射的存在，这类设备已经取得了长足的进步。盖革计数器在 20 世纪初问世。但探测器多年来的改进幅度可能并没有你想象的那么大。“我认为这是技术相对缓慢的演变，”Kouzes 说。
当然，更好的材料出现了，更好的电子设备也随之出现，使得各类仪器更加灵敏，结果更加详细，设计也更加灵活。“总是有改进的动力，”Kouzes 说。
尽管如此，他继续说道，“今天使用的许多探测器仍然根植于那些旧的探测技术。”而且，至少在国家安全领域，改进的空间——和资金——是存在的，因为那里充满了各种问题和担忧。
最坏的情况是这样的：也许有人正在穿越加拿大边境运输钴-60。也许一个集装箱里有意外的货物，比如脏弹。
与此同时，国际原子能机构必须检查和监测核电站和其他反应堆，以及钚等物质的储存，以确保每个人都拥有他们应该拥有的危险物质的数量和类型，而不是秘密武器计划。
太阳能的启示
公司成立之初，其中一些棘手的问题很有吸引力。但 RadiantNano 的联合创始人兼首席技术官、化学工程师 Alpert 最初并不打算涉足辐射探测业务。相反，他最初涉足的是辐射转换业务——将太阳光转化为电能。
在 21 世纪 10 年代，他在弗吉尼亚大学读研究生时，一直在研究下一代太阳能电池，试图使其更易用、更高效。Alpert 曾帮助发明了一种可能同时实现这两个目标的新材料。这是钙钛矿的一种改良版本，钙钛矿是一种具有类金刚石晶体结构的立方体，核心嵌在其中。各种成分的钙钛矿晶体是太阳能电池中硅的常用替代品。但 Alpert 的有所不同，因为他在常规配方中加入了纳米颗粒，他希望这能提升其性能。公司现在使用的结构和成分被称为 Novskite，这是 Alpert 给这种材料起的名字。
这是一个有趣的设想，但商业化存在障碍。因此，像任何一位有潜力的初创公司创始人一样，他进行了转型。“事实证明，一种材料对太阳能电池有益的许多特性，实际上也使其对辐射探测有益，”他说。他加入了一个初创公司加速器，与 Dewan 合作，并开始以不同的视角看待世界。
起初，团队并不十分了解军方为何会对他们的闪烁体感兴趣。他们的技术——以及国家安全创新网络支持的所有技术——被称为“双用途”，意味着它既可供普通平民使用，也可供军方使用。直到国土安全部的一位同事联系他们，Novskite 的一项潜在国防用途才逐渐清晰。Alpert 回忆说，这位联系人表示他需要一种新的辐射探测器用于边境安全，并想知道他们是否能提供帮助。
“结果，我们发现我们能做到，”Alpert 说。
他接着说，目前的边境探测器工作方式有点像金属探测器。你通过它们，如果它们探测到辐射，它们就会发出警报。但它们只给出“是”或“否”的二元答案。但并非所有“是”都意味着“危险”。砖块、混凝土和香蕉也会发出辐射。花岗岩台面也是如此。但 RadiantNano 的闪烁设备发出的信息既能探测辐射，又能显示不同发射物质的独特指纹，因此官员们可以区分猫砂和铀。
这是 RadiantNano 工具集的“探测器”版本，也是公司最初愿景的一部分。
“我们的材料在用于探测时具有许多潜在优势，”Dewan 说。“但随着我们的开发，我们意识到我们也同样适用于射线照相成像，这是一个更大的市场。我们现在的大部分工作都集中在成像应用上。”
这可能仍然对边境和更广泛的国防领域有用。例如，对一辆开往布法罗的卡车进行射线照相成像，可以洞察其货物。另一方面，对一艘船进行 X 射线拍摄，可以在船体裂缝变得太大导致船沉没之前就发现它。另一方面，RadiantNano 成像仪可以扫描你，看看你的骨头是否有裂缝。
寻求防御角度
国家安全创新网络看中了该公司及其技术的潜在应用，今年将 RadiantNano 选为 Propel 计划的 16 家初创公司之一，并为它们提供指导和指导。
NSIN 本身于 2016 年成立，现为国防创新部门（Defense Innovation Unit）的组成部分，并由副总经理 Justin Dunnicliff 管理。其目标是帮助小型公司应对国防承包。Dunnicliff 说：“真的没有一个清晰的路径。”
这是因为国防部需要解决的问题可能不透明——如果你自己不是国防部，它们可能就是看不见的。“一切都是机密的，即使它不是真正机密的问题，”Dunnicliff 说。“国防部庞大而错综复杂。你怎么才能找到正确的部门去谈？”
像 Propel 这样的项目有助于将初创公司与正确的部门联系起来，并在政府部门与小型公司的联合办公空间和学术建筑之间打破僵局。
然而，要做到这一点，NSIN 首先必须找到它想要的创新者。“我们需要出现在我们想要参与的社区中，”Dunnicliff 说——即培养出像 Alpert 这样的人，他们又创办了技术公司的大学。“我们会将人员派驻到大学，”Dunnicliff 说。他本人曾在华盛顿大学待过一段时间，了解研究人员在做什么，并集思广益如何利用这些工作来帮助国防部。
这并不总是学者们意识到的可能性。“华盛顿的每个人都知道为国防部、国家安全部门工作，”他说。“但到了西海岸，他们并不那么容易明白，有哪些机会，甚至这是否是他们想做的事情。”
Dunnicliff 说，很多人有兴趣探索它，因为它是一套新的、新颖的问题，而科学家们喜欢这些（国防部获得的资金几乎是科学机构无法计算的，这可能也有帮助）。但当然，有些研究人员会拒绝。“显然有些人不想与国防部合作，这没关系，”Dunnicliff 说。
RadiantNano 的创始人希望在这个国家安全领域工作，而 NSIN 的 Propel 项目正在为他们铺平道路。联合创始人最近参加了一个演示日，他们展示了他们的技术并向潜在的资助者推销，会见了初创公司加速器，并与国防部的高层人士进行了交流。他们还定期与 Propel 的合作伙伴会面，以弄清楚如何进入众所周知的、字面意义上的五角大楼。RadiantNano 的联合创始人兼首席执行官 Dewan 说：“在这个有时令人费解的过程中，有一位向导真的、真的对我们很有帮助。”
某种程度上，这是对事物内部运作方式的一种 X 射线透视。
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