IBM 科学家通过单个原子测量热传递
示意图的测量技术。 信用：自然纳米技术
IBM 科学家今天发表文章，使用一种看起来像蹦床的技术，首次在室温下测量了由金制成的金属量子点接触的热导至单原子水平。
随着一切都扩展到纳米级，热量——更准确地说，是热量的损失——成为设备可靠性的一个问题。为了解决这个问题，去年，苏黎世的 IBM 科学家和苏黎世联邦理工学院的学生发表了一项技术并申请了专利，该技术可以测量这些 10 纳米及以下纳米级物体的温度——这是一项了不起的成就。他们将这项新技术称为扫描探针测温（视频），它首次为工程师提供了绘制芯片热损失的能力，更重要的是，将热损失映射到单个设备级别并映射温度分布。
论文中使用的实验设置。 （点击照片放大）
然而，随着电子设备尺寸的不断缩小，很快，10纳米将不再被认为是“小规模”。测试可以热感测的最小结构将变得更加重要。值得庆幸的是，为了减轻研究散热挑战的科学家们的压力，这些发明家现在在同行评审的《自然纳米技术》杂志上报告了一项新的突破来做到这一点。
作者将他们的成功归功于两个因素：一个带有集成热传感器的微机电系统 (MEMS)，在基于真空的扫描隧道显微镜 (STM) 和一个极度去耦的实验室无噪音实验室，该实验室几乎可以屏蔽任何干扰类型，包括地球磁场、手机信号塔和经过列车的振动。
据报道：
该系统基本上结合了对热量和电荷传输的同步测量，以提取金属触点的热导和电导。与其他 STM 断点装置类似，STM 尖端用于在金属层覆盖的基板上形成和断开少原子触点。然而，在这里，底部电极集成在悬浮的 MEMS 上，以使其与芯片基板热绝缘。
IBM 研究员 Bernd Gotsmann 博士在 IBM Noise Free进行这项研究的实验室。图片来源：Carl De Torres
该论文的主要作者之一 Bernd Gotsmann 博士说：“通过原子结的热传导特性仍有待充分探索。 “通过这样做，我们还证明了量子点接触中 Wiedemann-Franz 定律的有效性，这是由前 IBM 科学家 Rolf Landauer 最初预测的。”
除了测量电子设备内的热导外，作者相信他们的结果还可以找到一些其他应用。
IBM 科学家兼主要作者 Nico Mosso 解释说：“除了不同金属的量子点接触外，该技术还将使科学家能够表征和控制分子装置中的热量。这确实开辟了很多机会，并有望使我们在未来能够像今天的电力一样使用热量。”
通过原子接触的热传输，Nico Mosso、Ute Drechsler、Fabian Menges、Peter Nirmalraj、Siegfried Karg、Heike Riel 和 Bernd Gotsmann， doi:10.1038/nnano.2016.302
这项研究由欧盟委员会在 H2020 Molesco 项目下部分资助。
Facebook 现场活动：在 4 月 10 日巴黎下午 4 点（纽约上午 10 点）在 IBM Research Facebook 页面上加入 Gotsmann 博士，他将向您展示 IBM 的无噪声实验室，谈论他的专利和研究，并回答您的问题。
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