Os pesquisadores que buscam o hidrogênio como uma fonte de energia limpa de próxima geração estão desenvolvendo tecnologias de detecção de hidrogênio capazes de detectar vazamentos em veículos movidos a hidrogênio e postos de abastecimento antes que o gás se transforme em uma explosão. O tipo mais comum de sensores de hidrogênio é composto de filmes finos à base de paládio porque o paládio (Pd), um metal branco prateado semelhante à platina, absorve prontamente o gás hidrogênio. Contudo, O Pd também absorve prontamente outros gases, diminuindo a eficiência geral desses sensores.

A equipe de pesquisa de Alexander Gerber na Universidade de Tel Aviv conduziu recentemente um estudo sistemático de detecção de hidrogênio usando o Efeito Hall Extraordinário (EHE) para medir a resposta de magnetização do hidrogênio em filmes finos de cobalto-paládio (CoPd). A equipe relata as descobertas no Journal of Applied Physics .

"Descobrimos que a detecção de hidrogênio por EHE realmente funciona com uma sensibilidade muito alta, "disse Alexander Gerber, um autor no papel. "Uma meta seria desenvolver um dispositivo EHE compacto compatível com um método padrão de medição de resistência de quatro sondas para melhorar a detecção de gás por meio de um tipo de sensor magnético usando o efeito spintrônica."

O campo florescente da spintrônica explora o spin de um elétron e suas propriedades magnéticas resultantes. Em essência, EHE é um fenômeno dependente do spin que gera voltagem proporcional à magnetização em um filme magnético que carrega corrente.

Também conhecido como efeito Hall anômalo, EHE ocorre em materiais ferromagnéticos e pode ser muito maior do que o efeito Hall comum. Embora o paládio tenha alta capacidade de absorção de hidrogênio, não é ferromagnético por si só. Então, os pesquisadores adicionaram cobalto, um material ferromagnético cujas propriedades magnéticas são afetadas pela absorção de hidrogênio em ligas de CoPd para induzir EHE.

Os pesquisadores prepararam quatro conjuntos de amostras com espessuras de 7, 14, 70 e 100 nanômetros com concentrações variáveis ​​de cobalto e os testou em uma atmosfera com diferentes níveis de hidrogênio de até 4 por cento. Eles descobriram que os filmes mais finos demonstravam a maior resposta absoluta ao hidrogênio:o sinal muda em mais de 500 por cento para cada 1 por cento de hidrogênio.

"Em termos práticos, identificamos a gama sensível de composições, como a resposta ao hidrogênio depende da composição, e quais são as opções para operar o sensor, "Gerber disse.

A equipe de pesquisa de Gerber está agora registrando os tempos de resposta e explorando a capacidade de liberar hidrogênio após a exposição para que os sensores possam ser reutilizados. Os pesquisadores também planejam explorar maneiras de melhorar a seletividade do hidrogênio e adaptar sua técnica para detecção seletiva de outros gases.