Ilmuwan IBM Mengukur Konduktansi Termal Kontak Emas Satu Atom pada Suhu Kamar
Dipublikasikan hari ini, peneliti IBM di Zurich telah, untuk pertama kalinya, mengukur konduktansi termal kontak titik kuantum logam yang terbuat dari emas hingga satu atom pada suhu kamar.
Seiring menyusutnya perangkat ke skala nano, pengablah panas menjadi faktor keandalan yang kritis. Tahun lalu, ilmuwan IBM di Zurich dan mahasiswa ETH Zurich mempionirkan teknik pemindaian probe termometri (video) yang dapat mengukur suhu struktur sekecil 10 nm. Terobosan ini memungkinkan insinyur memetakan kehilangan panas di seluruh chip—dan, yang krusial, hingga pada perangkat individual—memberikan wawasan yang tidak tertandingi tentang distribusi suhu.
Representasi skematis teknik pengukuran. Credit: Nature Nanotechnology
Saat komponen elektronik mendekati dan akhirnya jatuh di bawah ambang 10 nm, menentukan struktur yang dapat dideteksi termal terkecil akan sangat penting. Untuk mengatasi hal ini, tim yang sama melaporkan terobosan baru di Nature Nanotechnology.
Para penulis mengatribusikan kesuksesan mereka pada dua inovasi kunci: sistem MEMS dengan sensor termal terintegrasi yang dioperasikan di dalam STM berbasis vakum, dan “Noise Free Lab” yang sangat tenang yang melindungi eksperimen dari medan magnet, menara telepon seluler, dan bahkan kereta yang melewati.
Seperti yang dijelaskan dalam makalah:
Sistem menggabungkan pengukuran simultan transportasi panas dan muatan untuk mengekstrak konduktansi termal dan listrik kontak logam. Seperti pengaturan break-junction STM lainnya, ujung STM membentuk dan memecahkan kontak beberapa atom pada substrat yang dilapisi logam. Di sini, elektroda bawah terintegrasi pada MEMS yang digantung, secara termal mengisolasinya dari substrat chip.
Peneliti IBM Dr. Bernd Gotsmann di Noise Free Lab IBM di mana penelitian ini dilakukan. Kredit foto: Carl De Torres
“Properti konduksi panas melalui juncion atom telah sebagian besar belum dieksplorasi,” kata Dr. Bernd Gotsmann, penulis utama. “Pengukuran kami juga mengonfirmasi hukum Wiedemann–Franz pada kontak titik kuantum, prediksi yang awalnya dibuat oleh ilmuwan IBM mantan Rolf Landauer.”
Di luar pengukuran konduktansi termal dalam perangkat elektronik, para penulis memprediksi aplikasi yang lebih luas. “Teknik ini akan memungkinkan ilmuwan untuk mengkarakterisasi dan mengontrol panas bahkan dalam perangkat molekular,” jelas penulis utama Nico Mosso. “Ini membuka kemungkinan untuk memanipulasi panas dengan mudah seperti yang kita lakukan dengan listrik.”
Heat transport through atomic contacts, Nico Mosso, Ute Drechsler, Fabian Menges, Peter Nirmalraj, Siegfried Karg, Heike Riel & Bernd Gotsmann, doi:10.1038/nnano.2016.302
Penelitian ini sebagian didanai oleh Komis Eropa di bawah proyek H2020 Molesco.
Acara Facebook Live: Bergabunglah dengan Dr. Gotsmann pada 10 April pukul 4 sore waktu Paris (10 pagi waktu New York) di halaman Facebook IBM Research di mana ia akan menunjukkan Noise Free Labs IBM, membahas paten dan penelitiannya, dan menjawab pertanyaan Anda.
Ikuti @B_Gotsmann
