Un team di scienziati della Northern Illinois University, con un ruolo importante svolto da NIU Ph.D. studenti, ha scoperto un nuovo, modo conveniente ed economico per realizzare sensori di idrogeno ad alte prestazioni utilizzando nanofili di palladio.
La tecnologia potrebbe aiutare a consentire uno scale-up per potenziali applicazioni industriali, come i monitor di sicurezza nei futuri veicoli alimentati a idrogeno.
Il gas idrogeno altamente infiammabile non può essere odorato come il gas naturale. La nuova tecnologia produce sensori su scala nanometrica che funzionano in modo estremamente veloce e consentirebbero la chiusura delle valvole di sicurezza prima che si possano raggiungere pericolose concentrazioni di gas.
Gli scienziati hanno saputo che i nanofili di palladio si sono dimostrati promettenti come sensori di gas idrogeno in velocità, sensibilità e bassissimo consumo energetico. Ma l'utilizzo di singoli nanofili di palladio ha dovuto affrontare sfide in diverse aree, compresa la nanofabbricazione.
“Segnaliamo i sensori di idrogeno che sfruttano i singoli nanofili di palladio ad alta velocità e sensibilità e che possono essere realizzati in modo semplice ed economico, ” ha detto l'autore principale Xiaoqiao (Vivian) Zeng, un dottorato di ricerca studente di chimica e biochimica alla NIU. La nuova ricerca è pubblicata nell'edizione di gennaio della prestigiosa rivista dell'American Chemical Society Nano lettere .
“I nuovi tipi di sensori di idrogeno si basano su reti di ultra-piccoli ( <10 nanometri) nanofili di palladio ottenuti depositando palladio mediante sputtering sulla superficie di una membrana di filtrazione disponibile in commercio e poco costosa, "Ha detto Zeng.
La ricerca è stata condotta sia presso la Northern Illinois University che presso l'Argonne National Laboratory. Gli scienziati hanno anche scoperto che la velocità dei sensori aumenta con la diminuzione dello spessore dei nanofili di palladio. I sensori sono da 10 a 100 volte più veloci dei loro omologhi costituiti da un film continuo di palladio dello stesso spessore.
“Le prestazioni superiori dei sensori basati su rete a nanofili di palladio ultra-piccoli dimostrano la novità dell'approccio di fabbricazione, che può essere utilizzato per fabbricare sensori ad alte prestazioni per altri gas, ” ha affermato Zhili Xiao, professore di ricerca presidenziale della NIU, capo del gruppo di ricerca e co-consigliere di Zeng.
Xiao ha notato che l'eccezionale contributo di Zeng alla ricerca è particolarmente impressionante per un dottorato di ricerca. candidato. Zeng è arrivata alla NIU nell'autunno del 2008 dopo aver conseguito un master presso l'Università della Scienza e della Tecnologia di Pechino. Ora è destinataria della NIU Nanoscience Fellowship, sostenuto congiuntamente dall'università e Argonne.
“È estremamente competitivo pubblicare un articolo su Nano Letters, che ha un fattore di impatto molto elevato che è migliore anche delle riviste chimiche e fisiche tradizionalmente prestigiose, ” ha detto Xiao. “Siamo orgogliosi dei successi di Vivian e grati per la sua creatività e diligenza.
“La nanoricerca è veramente interdisciplinare, Ha aggiunto Xiao. “I chimici hanno indubbiamente dimostrato vantaggi nella nanofabbricazione utilizzando metodi di sintesi chimica per ottenere nanostrutture estreme, mentre i fisici hanno punti di forza nell'esplorazione di nuove proprietà fisiche su scala nanometrica. Questa ricerca ha beneficiato enormemente dell'esperienza di Vivian in chimica. Infatti, i substrati utilizzati per formare le nuove reti di nanofili di palladio sono comuni elementi di filtrazione noti ai chimici”.
