I ricercatori che cercano l'idrogeno come fonte di energia pulita di prossima generazione stanno sviluppando tecnologie di rilevamento dell'idrogeno in grado di rilevare perdite nei veicoli a idrogeno e nelle stazioni di rifornimento prima che il gas si trasformi in un'esplosione. Il tipo più comune di sensori di idrogeno è composto da film sottili a base di palladio perché il palladio (Pd), un metallo bianco-argenteo che ricorda il platino, assorbe facilmente l'idrogeno. Però, Il Pd assorbe facilmente anche altri gas, diminuendo l'efficienza complessiva di questi sensori.
Il team di ricerca di Alexander Gerber presso l'Università di Tel Aviv ha recentemente condotto uno studio sistematico sul rilevamento dell'idrogeno utilizzando l'Effetto Hall straordinario (EHE) per misurare la risposta alla magnetizzazione dell'idrogeno nei film sottili di cobalto-palladio (CoPd). Il team riporta i risultati nel Rivista di fisica applicata .
"Abbiamo scoperto che il rilevamento dell'idrogeno da parte dell'EHE funziona davvero con una sensibilità molto elevata, " ha detto Alexander Gerber, un autore sulla carta. "Un obiettivo sarebbe quello di sviluppare un dispositivo EHE compatto compatibile con un metodo standard di misurazione della resistenza a quattro sonde per migliorare il rilevamento del gas attraverso un tipo di sensore magnetico utilizzando l'effetto spintronico".
Il fiorente campo della spintronica sfrutta lo spin di un elettrone e le sue proprietà magnetiche risultanti. In sostanza, L'EHE è un fenomeno dipendente dallo spin che genera una tensione proporzionale alla magnetizzazione attraverso un film magnetico percorso da corrente.
Altrimenti noto come effetto Hall anomalo, L'EHE si verifica nei materiali ferromagnetici e può essere molto più grande del normale effetto Hall. Sebbene il palladio abbia un'elevata capacità di assorbimento dell'idrogeno, non è ferromagnetico di per sé. Così, i ricercatori hanno aggiunto cobalto, un materiale ferromagnetico le cui proprietà magnetiche sono influenzate dall'assorbimento di idrogeno nelle leghe CoPd per indurre EHE.
I ricercatori hanno preparato quattro serie di campioni con spessori di 7, 14, 70 e 100 nanometri con diverse concentrazioni di cobalto e li hanno testati in un'atmosfera con diversi livelli di idrogeno fino al 4%. Hanno scoperto che i film più sottili hanno dimostrato la più grande risposta assoluta all'idrogeno:il segnale cambia di oltre il 500 percento per l'1 percento di idrogeno.
"In termini pratici, abbiamo individuato la sensibile gamma di composizioni, come la risposta all'idrogeno dipende dalla composizione, e quali sono le opzioni per azionare il sensore, " disse Gerber.
Il team di ricerca di Gerber sta ora registrando i tempi di risposta ed esplorando la capacità di rilasciare idrogeno dopo l'esposizione in modo che i sensori possano essere riutilizzati. I ricercatori hanno anche in programma di esplorare modi per migliorare la selettività dell'idrogeno e adattare la loro tecnica per il rilevamento selettivo di altri gas.
