Mécanisme de fonctionnement
Nanofils de palladium pour détecteurs à hydrogène

En comparaison avec la multiplication par un facteur 1,8 attendue, nous observons une diminution nettement plus marquée de la résistivité électrique. À 10 % d’hydrogène, elle peut être divisée par 4 pour nos capteurs de type résistif et est quasiment nulle pour ceux de type interrupteur. Ainsi, l’amplitude de variation, comme son sens, est clairement distincte de ce qui est normalement observé avec les capteurs résistifs à hydrogène décrits jusqu’à présent. Un mécanisme intime de fonctionnement doit être avancé pour expliquer le comportement de nos dispositifs à base de nanofils de palladium.

Le mécanisme que nous proposons pour expliciter cette réponse inverse est décrit dans la figure 8 et est basé sur des observations in situ par AFM : avant toute exposition à l’hydrogène, nos capteurs possèdent, en présence d’air, une résistance électrique mesurable (quelques kilo-ohms à quelques centaines de kilo-ohms). Le faisceau de nanofils constituant le capteur comprend alors des fils continus qui relient les contacts à l’argent et d’autres qui présentent des cassures dans le même intervalle (figure 8, cliché A). Sous atmosphère d’hydrogène, le palladium est converti dans la phase thermodynamiquement stable, PdH_0,7 (phase β). Cette conversion s’accompagne d’une dilatation du volume du matériau (3,5 % à 25 ˚C sous 1 atm d’hydrogène) qui ferme les cassures de taille nanométrique tout au long des fils (figure 8, cliché B). Malgré l’augmentation de la résistance intrinsèque de l’hydrure de palladium par rapport au palladium pur, c’est la fermeture de ces cassures qui contribue à l’accroissement du nombre de chemins de passage du courant et corrélativement à la diminution de la...