Mappa della temperatura di un nanofilo d'oro su un substrato di silicio, Riscaldamento Joule mediante l'applicazione di una corrente elettrica di 7 mA, ottenuta mediante termografia a infrarossi (in alto) e un termometro di superficie spin-crossover (in basso). Mentre il riscaldamento rimane non rilevabile nell'infrarosso a causa della bassa risoluzione termica e spaziale, la distribuzione della temperatura è ben risolta utilizzando un termometro basato su SCO, che rivela un "punto caldo" derivante da un malfunzionamento del componente. Credito:Ridier et al.
La miniaturizzazione dei componenti elettronici unita alla loro crescente densità di integrazione ha notevolmente ampliato i flussi di calore, che può portare al surriscaldamento. Ma misurare questi eventi nanometrici è difficile perché le soluzioni convenzionali come la termografia a infrarossi non funzionano al di sotto della scala di un micrometro.
Un team di ricerca di scienziati di due laboratori del CNRS, il Laboratorio di Chimica di Coordinamento e il Laboratorio di Analisi e Architettura dei Sistemi, ha proposto di effettuare misurazioni utilizzando le proprietà di bistabilità di una famiglia di composti chimici noti come molecole spin-crossover (SCO). Esistono in due stati elettronici con diverse proprietà fisiche, e possono passare da uno all'altro quando assorbono o perdono energia. Ad esempio, alcuni di loro cambiano colore a seconda della temperatura.
Una volta depositato sotto forma di pellicola su un componente elettronico, le proprietà ottiche delle molecole SCO cambiano a seconda della temperatura, consentendo a questo termometro chimico di stabilire una mappa termica su scala nanometrica della superficie dei circuiti microelettronici. Però, la caratteristica principale di questi film molecolari SCO è in realtà la loro stabilità unica:le proprietà delle molecole rimangono invariate, anche dopo più di 10 milioni di cicli termici in aria ambiente e temperature elevate (fino a 230 gradi C).
Questa innovazione supera l'ostacolo principale per le molecole SCO, vale a dire la loro affaticabilità, o il fatto che le loro proprietà sono spesso alterate dopo molteplici transizioni da uno stato elettronico all'altro. Potrebbe presto essere utilizzato nell'industria della microelettronica per sondare i processi termici locali, e per migliorare in tal modo il design dei dispositivi futuri.
