Teknik Termometri Revolusioner Mengungkap Hot Spot Skala Nano di Perangkat Elektronik
INSIDER Elektronik &Sensor
DOWN TO THE WIRE:Rochester researchers demonstrated their super-high resolution thermometry techniques on an electrical heater structure that the team designed to produce sharp temperature gradients. (Gambar:Universitas Rochester/J.Adam Fenster)
Ketika perangkat elektronik seperti laptop atau ponsel pintar menjadi terlalu panas, perangkat tersebut pada dasarnya mengalami masalah perpindahan panas berskala nano. Menentukan dengan tepat sumber permasalahan itu ibarat mencari jarum di tumpukan jerami.
“Bahan dasar elektronik modern kita adalah transistor dengan fitur skala nano, jadi untuk memahami bagian mana yang terlalu panas, langkah pertama adalah mendapatkan peta suhu terperinci,” kata Andrea Pickel, asisten profesor dari Departemen Teknik Mesin Universitas Rochester dan ilmuwan di Laboratorium Energi Laser. “Tetapi Anda memerlukan sesuatu dengan resolusi skala nano untuk melakukan hal itu.”
Teknik termometri optik yang ada tidak praktis karena memiliki batasan mendasar pada resolusi spasial yang dapat dicapai. Jadi Pickel dan Ph.D. siswa Ziyang Ye dan Benjamin Harrington merekayasa pendekatan baru untuk mengatasi keterbatasan ini dengan memanfaatkan teknik mikroskop fluoresensi optik super-resolusi pemenang Hadiah Nobel Kimia yang digunakan dalam pencitraan biologis. Dalam Kemajuan Sains yang baru Dalam studinya, para peneliti menguraikan proses mereka untuk memetakan perpindahan panas menggunakan nanopartikel luminescent.
Dengan menerapkan nanopartikel upconverting yang sangat tinggi ke permukaan perangkat, para peneliti mampu mencapai termometri resolusi super tinggi pada tingkat skala nano hingga jarak 10 milimeter. Menurut Pickel, jarak tersebut sangatlah jauh dalam dunia mikroskop resolusi super dan teknik pencitraan biologis yang mereka gunakan untuk inspirasi biasanya beroperasi kurang dari satu milimeter.
Pickel mengatakan bahwa meskipun teknik pencitraan biologis memberikan inspirasi besar, penerapannya pada perangkat elektronik memiliki kendala yang signifikan karena melibatkan bahan yang berbeda. “Persyaratan kami sangat berbeda dengan ahli biologi karena mereka melihat hal-hal seperti sel dan bahan berbasis air,” katanya. "Seringkali, benda tersebut mungkin memiliki cairan seperti air atau minyak di antara lensa objektif dan sampelnya. Ini bagus untuk pencitraan biologis, namun jika Anda bekerja dengan perangkat elektronik, hal tersebut tidak Anda inginkan."
Makalah ini mendemonstrasikan teknik menggunakan struktur pemanas listrik yang dirancang tim untuk menghasilkan gradien suhu yang tajam, namun Pickel mengatakan metode mereka dapat digunakan oleh produsen untuk meningkatkan beragam komponen listrik. Untuk lebih meningkatkan proses ini, tim berharap dapat menurunkan daya laser yang digunakan dan menyempurnakan metode penerapan lapisan nanopartikel pada perangkat.
Sumber
