检测氢的方法之一是使用分散在基板上的钯纳米颗粒的传感器。利用钯吸氢体积膨胀的特性,检测到分散的钯纳米颗粒与氢气接触时体积膨胀,相互接触时导电(电阻降低)。原则。在这种传感器中,提高灵敏度的关键是使颗粒间距尽可能小,使纳米颗粒相互接触时体积发生轻微变化。然而,很难控制纳米粒子的间距。

 大阪大学研究生院的研究小组开发了一种独特的使用“声音”的粒子间距评估方法,并将其应用到钯纳米粒子的生产中,其氢检测能力(电阻)是以前的 12 倍。我们成功了产生显示变化的钯纳米颗粒)。

 该研究小组专注于在钯沉积的早期阶段在基板上形成的纳米颗粒。在金属薄膜形成过程中,首先形成纳米颗粒,纳米颗粒生长并相互接触以形成连续的薄膜。如果在形成连续膜之前立即中断膜形成,则纳米颗粒之间的距离可以极大地减小。

 迄今为止,在成膜过程中很难评估粒子之间的距离,但我们成功地使用了一种独特的方法,该方法利用了压电材料的共振(声音)。当压电体在基板背面振动时,其周围会产生电场,压电体的振动能量被消耗而在钯中产生电流。在与钯纳米颗粒接触的瞬间,能量消耗最大化,从而使压电体的振动阻尼最大化。换句话说,当监测压电材料如何回响时,当纳米颗粒相互接触时,它们会突然停止回响。

 这种方法带来的具有优异氢检测能力的钯纳米颗粒有望应用于即使是低浓度氢也能检测到的高灵敏度氢传感器。

纸张信息:【应用物理快报】利用压电谐振法精确控制半连续硅化物薄膜的氢响应

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