수소를 검출하는 한 가지 방법은 기판 상에 분산 된 팔라듐 나노 입자를 사용하는 센서이다.수소를 흡수하면 체적 팽창하는 팔라듐의 성질을 이용한 것으로, 분산되어 있던 팔라듐 나노 입자가 수소 가스에 닿으면 체적 팽창하여 서로 접촉했을 때 도통한다(전기 저항이 저하되는) 것을 검출 원리로 한다.이 센서에서는, 작은 체적 변화로 나노 입자가 접촉하도록, 입자의 간격을 가능한 한 작게 하는 것이, 고감도화의 열쇠이다.그러나 나노 입자의 간격을 제어하는 것은 지금까지 어려웠다.
오사카 대학 대학원의 연구 그룹은 이번 '소리'를 이용한 독자적인 입자 간격 평가법을 개발해, 이것을 팔라듐 나노 입자의 작성에 적용하는 것으로, 종래의 12배나 큰 수소 검출 능력(전기 저항 변화)를 나타내는 팔라듐 나노입자의 생성에 성공하였다.
연구그룹이 주목한 것은 팔라듐의 성막 초기에 기판 상에 형성되는 나노입자이다.금속의 성막에서는, 먼저 나노입자가 형성되고, 이것이 성장하여 서로 접촉함으로써 연속막이 형성된다.연속막 형성 직전에 성막을 중단하면 나노입자간의 거리를 매우 작게 할 수 있다.
지금까지, 성막 중의 입자간의 거리를 평가하는 것은 곤란했지만, 압전체의 공진(소리)을 이용한 독특한 수법으로 성공시켰다.베이스의 후면에서 압전체를 진동시키면 주변에 전기장이 발생하여 압전체의 진동 에너지를 소비하여 팔라듐에 전류가 발생한다.팔라듐 나노입자가 접촉하는 순간에 에너지 소비량이 최대가 되므로, 결과적으로 압전체의 진동의 감쇠가 최대가 된다.즉, 압전체의 울리는 모습을 모니터링하고 있으면 나노입자끼리 접촉할 때 갑자기 울리지 않게 되는 것이다.
본 방법이 초래하는 수소 검출 능력이 우수한 팔라듐 나노 입자는 저농도의 수소도 검출 가능한 고감도 수소 센서에의 응용이 기대된다.
