Inženjeri sa Sveučilišta Rochester koriste napredne tehnike biološkog snimanja za identificiranje malih, pregrijanih komponenti koje smanjuju učinkovitost elektroničkih uređaja.

Elektronički uređaji, poput prijenosnih računala i pametnih telefona, često pate od problema s prijenosom topline na nanoskali kada se pregrijavaju. Pronalaženje izvora ovog problema može biti vrlo izazovno.

Precizno mapiranje temperature
Andrea Pickel, docentica na Odsjeku za strojarstvo Sveučilišta Rochester i znanstvenica u Laboratoriju za lasersku energetiku, objašnjava da su tranzistori, osnovni dijelovi moderne elektronike, vrlo malih dimenzija, zbog čega je važno dobiti preciznu temperaturnu kartu kako bi se identificirali pregrijani dijelovi. To zahtijeva rezoluciju na nanoskali.

Inovativni pristupi
Postojeće optičke tehnike termometrije su nepraktične zbog svojih ograničenja u prostornoj rezoluciji. Pickel i njezini doktorandi, Ziyang Ye i Benjamin Harrington, razvili su novi pristup koristeći tehnike optičke super-rezolucijske fluorescencije koje su nagrađene Nobelovom nagradom za kemiju. U njihovoj studiji objavljenoj u časopisu Science Advances, opisuju postupak mapiranja prijenosa topline pomoću luminescentnih nanopartikula.

Napredak u tehnologiji
Primjenom visoko dopiranih upkonvertirajućih nanopartikula na površinu uređaja, istraživači su postigli termometriju visoke rezolucije na nanoskali s udaljenosti do 10 milimetara. To je znatna udaljenost u svijetu super-rezolucijske mikroskopije, gdje se obično radi na manje od jednog milimetra.

Izazovi i prilagodbe
Pickel naglašava da, iako tehnike biološkog snimanja pružaju inspiraciju, njihova primjena na elektroniku nosi značajne izazove zbog različitih materijala. Biolozi često koriste tekućine poput vode ili ulja između objektiva i uzorka, što nije prikladno za elektroničke uređaje.

Primjena u industriji
U radu je tehnika prikazana na električnoj grijačkoj strukturi koja stvara oštre temperaturne gradijente, ali Pickel tvrdi da se njihov metod može koristiti za poboljšanje različitih elektroničkih komponenti. Tim se nada smanjiti snagu lasera potrebnog za mjerenje i unaprijediti metode nanošenja slojeva nanopartikula na uređaje.

Podrška i financiranje
Istraživanje je podržano od strane Nacionalne zaklade za znanost i Sveučilišta Rochester putem Furth Fund Award.

Izvor: University of Rochester