Quasi-percolated FePd Nanoparticle Films for Remote Hydrogen and Strain Detection
Proyecto de Investigación Científica - SBPLY/21/180501/000226 - 53.177,40 €.
Grupo de investigación: Nanomagnetismo Aplicado (ApNano). Universidad de Castilla-La Mancha/ Instituto Regional de Investigación Científica Aplicada
I.P.1: Dr. Jose Ángel de Toro Sánchez
Finalidad del Proyecto
Desarrollar un nuevo tipo de sensor magnético para la detección de hidrógeno (y, potencialmente, deformaciones mecánicas), combinando lectura eléctrica y detección remota mediante respuesta magnética. Los sensores se basan en películas continuas (fabricadas en el Basque Center Materials) y nanoparticuladas (fabricadas en UCLM) de aleaciones ferromagnéticas de FePd ricas en paladio. El proyecto ha logrado: (i) avanzar en la técnica de síntesis de nanopartículas en fase gas, (ii) sintetizar y optimizar nanopartículas y películas FePd con sensibilidad eléctrica y magnética a la absorción de hidrógeno, y, finalmente (iii) la fabricación y validación en laboratorio (junto al Instituto de Magnetismo Aplicado, Madrid) de un dispositivo de detección magnónica que explota dicha sensibilidad.
Objetivos
1.- Desarrollar sensores basados en películas y nanopartículas FePd capaces de detectar hidrógeno y deformaciones mecánicas mediante lectura eléctrica y magnética remota.
2.- Sintetizar nanopartículas de FePd con control de tamaño en el rango de 3–10 nm.
3.- Fabricar películas nanoparticuladas con espesores micrométricos y propiedades adecuadas para sensado.
Resultados
El proyecto ha logrado desarrollar sensores basados en películas y nanopartículas FePd con capacidad para detectar hidrógeno y deformaciones mecánicas mediante lectura tanto eléctrica como magnética remota. Se alcanzó la síntesis controlada de nanopartículas (3–10 nm), la fabricación de películas nanoparticuladas de espesor micrométrico, y la puesta en marcha de una cámara de ultra alto vacío optimizada. Los estudios estructurales, químicos y magnéticos (SEM, TEM, EELS, XPS, Mössbauer, SQUID) permitieron comprender fenómenos críticos como la segregación y oxidación del Fe, reorientando el proyecto hacia sensores basados en películas continuas y en magnónica, con resultados prometedores en presencia de bajas presiones de hidrógeno.
Impacto científico, técnico o social
Incluye avances en sensores inalámbricos de hidrógeno, en física de conductores nanoparticulados y en la ingeniería de materiales magnetofuncionales, con aplicaciones potenciales en seguridad del hidrógeno y monitorización estructural. Se obtuvo tiempo de haz en el sincrotrón Diamond (Oxford) para estudios XMCD que profundizan en el momento magnético de los átomos de Pd en la aleación FePd. La transferencia tecnológica se refleja en una patente en explotación: “Ultrasensitive and wireless hydrogen detection” (2025). Además, se generó una publicación indexada en Nanomaterials (Q2, 2024) y varias contribuciones a congresos internacionales en el último año del proyecto (plenaria en ICFPM2025, invitada a JEMS2025, IMRC2025).
Colaboraciones
Las colaboraciones han sido clave: con Basque Center Materials (Bilbao) para la comparación entre películas nanoparticuladas y continuas; con el Instituto Blas Cabrera-CSIC (Madrid) para caracterización química avanzada; y con el Instituto de Magnetismo Aplicado (UCM) para el desarrollo de sensores magnónicos. Estas alianzas aportaron equipamiento, técnicas especializadas, estancias formativas y validación cruzada de resultados. Además, el progreso en la técnica de síntesis física de nanopartículas ha conducido a una prometedora colaboración con la Universidad de Sydney en recubrimientos porosos de prótesis de titanio, tema de la siguiente solicitud del grupo en el plan regional. En conjunto, el proyecto ha generado conocimiento aplicado de frontera en ciencia de materiales y nanotecnología, infraestructuras permanentes, y el establecimiento de colaboraciones con centros de prestigio internacional.