Kada se elektronski uređaji kao što su laptopovi ili pametni telefoni pregreju, oni u osnovi pate od problema prenosa toplote na nanosmeru. Određivanje izvora tog problema može biti kao pokušaj pronalaženja igle u plastu sena.
„Građevinski blokovi naše moderne elektronike su tranzistori sa karakteristikama nanorazmera, tako da da bi razumeli koji delovi pregrevanja, prvi korak je da dobijete detaljnu temperaturnu mapu“, kaže Andrea Pikel, docent sa Odseka za mašinstvo Univerziteta u Ročesteru. „Ali da biste to uradili, treba vam nešto sa rezolucijom nanorazmera.“
Postojeće tehnike optičke termometrije su nepraktične jer imaju fundamentalna ograničenja prostorne rezolucije koju mogu postići.
Tako Pikel i nauka o materijalima dr. studenti Ziiang Ie i Benjamin Harrington osmislili su novi pristup za prevazilaženje ovih ograničenja koristeći tehnike optičke fluorescentne mikroskopije super-rezolucije koje su dobile Nobelovu nagradu za hemiju koje se koriste u biološkom snimanju.
U novoj studiji Naučni napredak, istraživači ocrtavaju svoj proces za mapiranje prenosa toplote pomoću luminiscentnih nanočestica.
Primenom visoko dopiranih nanočestica koje konvertuju na površinu uređaja, istraživači su uspeli da postignu termometriju super visoke rezolucije na nivou nanosmera sa udaljenosti do 10 milimetara. Prema Pikelovim rečima, ta udaljenost je izuzetno velika u svetu mikroskopije super rezolucije i da biološke tehnike snimanja koje su koristile za inspiraciju obično deluju manje od jednog milimetra.
Pikel kaže da iako tehnike biološkog snimanja pružaju veliku inspiraciju, njihova primena na elektroniku je imala značajne prepreke jer uključuju tako različite materijale.
„Naši zahtevi se veoma razlikuju od biologa jer gledaju na stvari kao što su ćelije i materijali na bazi vode“, kaže ona. „Često mogu imati tečnost poput vode ili ulja između sočiva objektiva i uzorka. To je odlično za biološko snimanje, ali ako radite sa elektronskim uređajem, to je poslednja stvar koju želite.“
U radu je prikazana tehnika koja koristi strukturu električnog grejača koju je tim dizajnirao da proizvodi oštre temperaturne gradijente, ali Pikel kaže da njihov metod mogu koristiti proizvođači za poboljšanje širokog spektra električnih komponenti. Da bi dodatno poboljšao proces, tim se nada da će smanjiti snagu lasera koji se koristi i poboljšati metode za nanošenje slojeva nanočestica na uređaje.
