Une équipe de scientifiques de la Northern Illinois University, avec un rôle majeur joué par NIU Ph.D. étudiants, a découvert un nouveau, moyen pratique et peu coûteux de fabriquer des capteurs d'hydrogène haute performance à l'aide de nanofils de palladium.

La technologie pourrait aider à permettre une mise à l'échelle pour des applications industrielles potentielles, tels que les moniteurs de sécurité dans les futurs véhicules à hydrogène.

L'hydrogène gazeux hautement inflammable ne peut pas être odorisé comme le gaz naturel. La nouvelle technologie produit des capteurs à l'échelle nanométrique qui fonctionnent extrêmement rapidement et permettraient de fermer les soupapes de sécurité avant que des concentrations dangereuses de gaz ne puissent être atteintes.

Les scientifiques savent que les nanofils de palladium sont prometteurs en tant que capteurs d'hydrogène gazeux en vitesse, sensibilité et consommation d'énergie ultra-faible. Mais l'utilisation de nanofils de palladium uniques a rencontré des défis dans plusieurs domaines, y compris la nanofabrication.

« Nous rapportons des capteurs d'hydrogène qui tirent parti des nanofils de palladium simples à haute vitesse et sensibilité et qui peuvent être fabriqués facilement et à moindre coût, », a déclaré l'auteur principal Xiaoqiao (Vivian) Zeng, un doctorat étudiant en chimie et biochimie à NIU. La nouvelle recherche est publiée dans l'édition de janvier de la prestigieuse revue de l'American Chemical Society Lettres nano .

« Les nouveaux types de capteurs d'hydrogène sont basés sur des réseaux d'ultra-petits ( <10 nanomètres) des nanofils de palladium obtenus par dépôt de palladium par pulvérisation cathodique sur la surface d'une membrane de filtration disponible dans le commerce et peu coûteuse, », a déclaré Zeng.

La recherche a été menée à la fois à la Northern Illinois University et au Argonne National Laboratory. Les scientifiques ont également découvert que la vitesse des capteurs augmente avec la diminution de l'épaisseur des nanofils de palladium. Les capteurs sont 10 à 100 fois plus rapides que leurs homologues constitués d'un film continu de palladium de même épaisseur.

« La performance supérieure des capteurs ultra-petits basés sur le réseau de nanofils de palladium démontre la nouveauté de l'approche de fabrication, qui peut être utilisé pour fabriquer des capteurs performants pour d'autres gaz, ", a déclaré Zhili Xiao, professeur de recherche présidentielle de la NIU, chef de l'équipe de recherche et co-conseiller de Zeng.

Xiao a noté que la contribution exceptionnelle de Zeng à la recherche est particulièrement impressionnante pour un doctorat. candidat. Zeng est arrivée à NIU à l'automne 2008 après avoir obtenu sa maîtrise de l'Université des sciences et technologies de Pékin. Elle est maintenant récipiendaire de la NIU Nanoscience Fellowship, soutenu conjointement par l'université et l'Argonne.

« Il est extrêmement compétitif de publier un article dans Nano Letters, qui a un facteur d'impact très élevé qui est encore meilleur que les journaux chimiques et physiques traditionnellement prestigieux, " dit Xiao. « Nous sommes fiers des réalisations de Vivian et reconnaissants pour sa créativité et sa diligence.

« La nanorecherche est vraiment interdisciplinaire, ", a ajouté Xiao. « Les chimistes ont sans aucun doute démontré des avantages dans la nanofabrication en utilisant des méthodes de synthèse chimique pour obtenir des nanostructures extrêmes, tandis que les physiciens ont des atouts dans l'exploration de nouvelles propriétés physiques à l'échelle nanométrique. Cette recherche a énormément bénéficié de l'expertise de Vivian en chimie. En réalité, les substrats utilisés pour former les nouveaux réseaux de nanofils de palladium sont des éléments de filtration courants connus des chimistes.