혁신적인 온도 측정 기술로 전자 장치의 나노규모 핫스팟을 밝힙니다.

전자 및 센서 내부자

DOWN TO THE WIRE:Rochester 연구원들은 팀이 날카로운 온도 구배를 생성하도록 설계한 전기 히터 구조에 대한 초고해상도 온도 측정 기술을 시연했습니다. (이미지:로체스터 대학교/J. Adam Fenster)

노트북이나 스마트폰과 같은 전자 장치가 과열되면 근본적으로 나노 규모의 열 전달 문제가 발생합니다. 문제의 원인을 찾아내는 것은 건초 더미에서 바늘을 찾는 것과 같습니다.

"현대 전자 장치의 구성 요소는 나노 크기의 기능을 갖춘 트랜지스터입니다. 따라서 어떤 부품이 과열되는지 이해하기 위한 첫 번째 단계는 상세한 온도 지도를 얻는 것입니다."라고 로체스터 대학 기계 공학과의 조교수이자 레이저 에너지학 연구소의 과학자인 Andrea Pickel은 말했습니다. "하지만 그렇게 하려면 나노급 해상도를 갖춘 무언가가 필요합니다."

기존의 광학 온도 측정 기술은 달성할 수 있는 공간 분해능에 근본적인 한계가 있기 때문에 실용적이지 않습니다. 그래서 Pickel과 그녀의 재료 과학 박사. Ziyang Ye와 Benjamin Harrington 학생은 생물학적 이미징에 사용되는 노벨 화학상 수상 광학 초해상도 형광 현미경 기술을 활용하여 이러한 한계를 극복하기 위한 새로운 접근 방식을 설계했습니다. 새로운 과학 발전 연구에서 연구원들은 발광 나노입자를 사용하여 열 전달을 매핑하는 과정을 간략하게 설명합니다.

연구진은 고도로 도핑된 상향 변환 나노입자를 장치 표면에 적용함으로써 최대 10mm 떨어진 곳에서 나노 수준의 초고해상도 온도 측정을 달성할 수 있었습니다. Pickel에 따르면 초고해상도 현미경의 세계에서는 그 거리가 극도로 멀고 그들이 영감을 얻기 위해 사용한 생물학적 이미징 기술은 일반적으로 1밀리미터 미만의 거리에서 작동한다고 합니다.

Pickel은 생물학적 이미징 기술이 큰 영감을 주지만 이를 전자 제품에 적용하는 데에는 매우 다른 재료가 포함되기 때문에 상당한 장애물이 있다고 말합니다. “우리의 요구 사항은 생물학자들과 매우 다릅니다. 생물학자들은 세포나 수성 물질 같은 것을 관찰하기 때문입니다.”라고 그녀는 말했습니다. "종종 대물렌즈와 시료 사이에 물이나 기름과 같은 액체가 있을 수 있습니다. 이는 생물학적 이미징에 적합하지만 전자 장치로 작업하는 경우에는 그런 것이 필요하지 않습니다."

이 논문은 팀이 급격한 온도 구배를 생성하도록 설계한 전기 히터 구조를 사용하는 기술을 보여 주지만 Pickel은 그들의 방법이 제조업체에서 광범위한 전기 부품을 개선하는 데 사용될 수 있다고 말했습니다. 프로세스를 더욱 개선하기 위해 팀은 사용되는 레이저 출력을 낮추고 장치에 나노입자 층을 적용하는 방법을 개선하기를 희망합니다.

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