Mapa de temperatura de un nanoalambre de oro sobre un sustrato de silicio, Joule calentado por la aplicación de una corriente eléctrica de 7 mA, obtenido mediante termografía infrarroja (arriba) y un termómetro de superficie de cruce de giro (abajo). Si bien el calentamiento permanece indetectable en infrarrojos debido a la baja resolución térmica y espacial, la distribución de la temperatura se resuelve bien con un termómetro basado en SCO, que revela un "punto caliente" resultante de un mal funcionamiento del componente. Crédito:Ridier et al.
La miniaturización de los componentes electrónicos junto con su creciente densidad de integración ha expandido considerablemente los flujos de calor, lo que puede provocar un sobrecalentamiento. Pero medir estos eventos nanométricos es difícil porque las soluciones convencionales como la termografía infrarroja no funcionan por debajo de la escala de un micrómetro.
Un equipo de investigación de científicos de dos laboratorios del CNRS, el Laboratorio de Química de Coordinación y el Laboratorio de Análisis y Arquitectura de Sistemas, ha propuesto realizar mediciones utilizando las propiedades de biestabilidad de una familia de compuestos químicos conocidos como moléculas de cruce de espín (SCO). Existen en dos estados electrónicos con diferentes propiedades físicas, y pueden cambiar de uno a otro cuando absorben o pierden energía. Por ejemplo, algunos de ellos cambian de color según la temperatura.
Una vez depositado en forma de película sobre un componente electrónico, las propiedades ópticas de las moléculas de SCO cambian según la temperatura, permitiendo a este termómetro químico establecer un mapa térmico a escala nanométrica de la superficie de circuitos microelectrónicos. Sin embargo, la característica principal de estas películas moleculares de SCO es en realidad su estabilidad única:las propiedades de las moléculas permanecen sin cambios, incluso después de más de 10 millones de ciclos térmicos bajo aire ambiente y altas temperaturas (hasta 230 grados C).
Esta innovación supera el principal obstáculo para las moléculas de OCS, a saber, su fatiga, o el hecho de que sus propiedades a menudo se alteran después de múltiples transiciones de un estado electrónico a otro. Pronto podría utilizarse en la industria de la microelectrónica para sondear procesos térmicos locales, y así mejorar el diseño de futuros dispositivos.
