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Fabian Menges of IBM - IBM Zurich invents nanoscale thermometer

Laut IBM gibt es viele Probleme bei der Temperaturmessung mit Nanometerauflösung, darunter die thermischen Eigenschaften des Thermometers, die die Messung beeinträchtigen, und der unbekannte Wärmewiderstand des winzigen Kontaktflecks zwischen der Abtastsonde und dem Prüfling.

Laut IBM-Forscher Fabian Menges ist die Messsonde und die zugehörige Stützstruktur im Vergleich zum gemessenen Punkt immer groß. Dies sind Techniken, die sich auf Messmethoden für das thermische Gleichgewicht stützen - das Äquivalent dazu, ein medizinisches Thermometer unter die Zunge zu stecken Nichtstarter.

Somit bleibt die Messung der Temperaturänderung an der Sonde in Bezug auf die Zeit - eine dynamische Messung - als einzige praktikable Möglichkeit.

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Die Temperatur der Probe hängt von der thermischen Zeitkonstante der Sonde, der Temperatur der Sonde und dem Wärmewiderstand zwischen Sonde und Probe ab.

Der Wärmewiderstand ist in diesem Fall die Summe der bekannten Eigenschaften der Sonde und des unbekannten Wärmekontaktwiderstands, bei dem die Sonde die Probe berührt - und dieses Unbekannte, das frühere Versuche gescheitert ist, sagte Menges.

"Unsere Methode ermöglicht die Eliminierung von Artefakten, die mit dem Kontakt zwischen Spitze und Probe zusammenhängen. Dies ist eine große Hürde, die bisher die Verwendung von Rastersondenmikroskopie für die nanoskalige Thermometrie eingeschränkt hat", sagte das IBM-Team in der Zusammenfassung eines Papiers, in dem die Arbeit in Nature Communications beschrieben wurde : Temperaturkartierung von Nanobauelementen mittels Rastersonden-Thermometrie.

In der Arbeit wurden Peltier-Effekte an den Metall-Halbleiter-Kontakten zu einem Indiumarsenid-Nanodraht und die Selbsterhitzung einer Metallverbindung mit einer Temperaturauflösung von 7 mK und einer räumlichen Auflösung von weniger als 10 nm gemessen.

Eine Einschränkung der Technik, deren Entwicklung über fünf Jahre gedauert hat, besteht darin, dass nur Punkte gemessen werden können, bei denen die Temperatur variiert.

Wenn Sie wissen möchten, wie die Technik funktioniert, ist das Papier etwas schwierig. Menges 'Doktorarbeit zum selben Thema ist viel einfacher zu lesen.