Mapa de temperatura de um nanofio de ouro em um substrato de silício, Joule aquecido pela aplicação de uma corrente elétrica de 7 mA, obtido através da termografia infravermelha (parte superior) e um termômetro de superfície spin-crossover (parte inferior). Embora o aquecimento permaneça indetectável no infravermelho devido à baixa resolução térmica e espacial, distribuição de temperatura é bem resolvida usando um termômetro baseado em SCO, que revela um "ponto quente" resultante de um mau funcionamento do componente. Crédito:Ridier et al.
A miniaturização de componentes eletrônicos, juntamente com sua densidade de integração crescente, expandiu consideravelmente os fluxos de calor, o que pode levar ao superaquecimento. Mas medir esses eventos nanométricos é difícil porque as soluções convencionais, como a termografia infravermelha, não funcionam abaixo da escala de um micrômetro.
Uma equipe de pesquisadores de cientistas de dois laboratórios do CNRS, o Laboratório de Coordenação de Química e o Laboratório de Análise e Arquitetura de Sistemas, propôs realizar medições usando as propriedades de biestabilidade de uma família de compostos químicos conhecidos como moléculas de spin-crossover (SCO). Eles existem em dois estados eletrônicos com diferentes propriedades físicas, e podem mudar de um para o outro quando absorvem ou perdem energia. Por exemplo, alguns deles mudam de cor dependendo da temperatura.
Uma vez depositado na forma de um filme em um componente eletrônico, as propriedades ópticas das moléculas SCO mudam dependendo da temperatura, permitindo que este termômetro químico estabeleça um mapa térmico em escala nanométrica da superfície de circuitos microeletrônicos. Contudo, a principal característica desses filmes moleculares SCO é, na verdade, sua estabilidade única:as propriedades das moléculas permanecem inalteradas, mesmo depois de mais de 10 milhões de ciclos térmicos sob o ar ambiente e altas temperaturas (até 230 graus C).
Esta inovação supera o principal obstáculo para as moléculas SCO, ou seja, sua fatigabilidade, ou o fato de que suas propriedades são frequentemente alteradas após múltiplas transições de um estado eletrônico para outro. Em breve, ele poderá ser usado na indústria de microeletrônica para sondar processos térmicos locais, e, assim, melhorar o design de dispositivos futuros.
