Cuando los dispositivos electrónicos como ordenadores portátiles o teléfonos inteligentes se calientan, sufren principalmente el problema de la transferencia de calor a nanoescala. Identificar el origen del problema puede ser como intentar encontrar una aguja en un pajar.
“Los componentes básicos de nuestra electrónica moderna son transistores con características a nanoescala, por lo que para comprender qué partes se calientan más, el primer paso es un análisis detallado de la temperatura”, dice Andrea Pickle, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Rochester. mapa.” . “Pero se necesita algo con resolución a nanoescala para hacer eso”.
Las técnicas actuales de termometría óptica no son prácticas porque tienen limitaciones fundamentales en la resolución espacial que pueden lograr. Entonces, Puckell y sus estudiantes de doctorado en ciencias de materiales, Xiang Yi y Benjamin Harrington, desarrollaron un nuevo método para superar estas limitaciones aplicando las técnicas de microscopía de fluorescencia óptica de superresolución ganadoras del Premio Nobel en imágenes biológicas. en un nuevo Avances en la ciencia En el estudio, los investigadores describen su proceso para mapear la transferencia de calor utilizando nanopartículas luminiscentes.
Al aplicar nanopartículas de conversión ascendente altamente dopadas a la superficie de un dispositivo, los investigadores pudieron lograr una termometría de resolución extremadamente alta a nivel de nanoescala desde una distancia de 10 mm. Según Pickel, esa distancia es demasiado grande en el mundo de la microscopía de superresolución, y las técnicas de imágenes biológicas que utilizó como inspiración suelen funcionar a distancias de menos de un milímetro.
Pickel dice que si bien las técnicas de imágenes biológicas son muy impresionantes, ha habido obstáculos importantes para aplicarlas a la electrónica porque involucran materiales muy diferentes.
“Nuestras necesidades son muy diferentes a las de la biología porque analizan cosas como células y materiales a base de agua”, dice. “A menudo, puede haber un líquido como agua o aceite entre la lente del objetivo y la muestra. Eso es fantástico para obtener imágenes biológicas, pero si estás trabajando con un dispositivo electrónico, eso es lo último que quieres”.
El artículo demuestra la técnica que utiliza una estructura de calentador eléctrico que el equipo diseñó para crear gradientes de temperatura pronunciados, pero Pickel dice que su método se puede aplicar a una amplia gama de componentes eléctricos de fabricantes y se puede utilizar para mejorar. Para mejorar aún más el proceso, el equipo espera reducir la potencia del láser utilizada y mejorar los métodos para aplicar capas de nanopartículas a los dispositivos.
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias y el Cuarto Fondo del Premio de la Universidad de Rochester.
