Revolutionäre Technik entdeckt Nanohitzequellen in Elektronik und verlängert Lebensdauer

BerlinWissenschaftler der Universität Rochester haben eine neue Methode entwickelt, um Überhitzungsprobleme bei Geräten wie Laptops und Smartphones zu lösen. Diese Geräte werden oft durch kleine Wärmeübertragungsprobleme zu heiß. Die neue Technik ermöglicht es, heiße Bereiche präziser zu erkennen und zu kartieren.

Andrea Pickel, Professorin für Maschinenbau an der Universität, erläutert das Problem: „Moderne Elektronik verwendet winzige Transistoren“, erklärt sie. „Um herauszufinden, welche Teile zu heiß werden, benötigen wir eine sehr präzise Temperaturkarte.“

Bestehende optische Thermometrieverfahren haben Schwierigkeiten mit hoher räumlicher Auflösung. Pickel und ihre Doktoranden Ziyang Ye und Benjamin Harrington lösten dieses Problem durch den Einsatz einer neuen Methode. Sie passten die Super-Resolution-Fluoreszenzmikroskopie, ursprünglich für biologische Proben entwickelt, an, um den Wärmetransport in der Elektronik zu messen.

Diese Studie verwendet innovative Methoden zur Datenerhebung und -analyse.

• Wissenschaftler nutzten lumineszierende Nanopartikel zur Temperaturabbildung.
• Ihre Methode ermöglicht eine extrem hohe Auflösung aus einer Entfernung von bis zu 10 Millimetern.
• Diese Distanz ist bemerkenswert, da die Super-Resolution-Mikroskopie normalerweise innerhalb eines Millimeters arbeitet.
• Der Prozess beinhaltete das Auftragen hochdotierter hochkonvertierender Nanopartikel auf die Geräteoberfläche.

Die Forscher präsentierten ihre Methode mit einem Gerät, das schnelle Temperaturwechsel erzeugt. Diese Technik kann auf verschiedene elektronische Bauteile angewendet werden, um deren Lebensdauer zu verlängern.

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In ihrem Bestreben, die Technik zu verfeinern, plant das Forschungsteam:

• Die im Prozess verwendete Laserleistung zu reduzieren.
• Die Methoden zur Anwendung von Nanopartikeln auf den Geräten zu verbessern.

Diese Entwicklung könnte Herstellern erheblich dabei helfen, kleine überhitzte Bereiche zu erkennen, wodurch Schäden vermieden und die Lebensdauer elektronischer Bauteile verlängert werden. Dadurch könnten Verbraucherelektronikgeräte deutlich zuverlässiger und langlebiger werden.

Ein entscheidender Punkt ist, dass eine Technik aus einem Bereich (biologische Bildgebung) erfolgreich für einen anderen Bereich (Elektronik) adaptiert wurde. Obwohl die Materialien und Anwendungen unterschiedlich sind, funktionierten die grundlegenden Prinzipien dennoch gut. In Anbetracht der Nachteile früherer Methoden ist dieser neue Ansatz eine erhebliche Verbesserung.

Die Forschung wurde durch die National Science Foundation und ein Furth Fund Award der Universität Rochester finanziert. Diese Förderungen sind entscheidend, um solch interdisziplinäre Entdeckungen zu ermöglichen.

Diese Technik könnte die Art und Weise, wie Elektronikhersteller mit Wärmeproblemen umgehen, revolutionieren und zu Geräten führen, die effizienter arbeiten und eine längere Lebensdauer haben.