Размером меньше вируса: эти материалы спасают микросхемы от перегрева

Управлять температурой в микромире — задача не из лёгких. Но теперь у учёных Казанского федерального университета есть ответ: они разработали инновационный метод, способный измерять температуру объектов в буквальном смысле слова микроскопических размеров.

Что это за метод

Речь идёт о люминесцентной термометрии — современном способе измерения термодинамических параметров в микросистемах. Эта технология становится всё более актуальной в таких сферах, как микроэлектроника, космическая отрасль и биомедицина.

Метод основан на свойствах специально синтезированных неорганических люминофоров на основе соединений CeF₃-YF₃-TbF₃. В их состав входят два ключевых элемента: церий (Ce³⁺) — донор энергии, и тербий (Tb³⁺) — акцептор.

Цитата из первых уст

"Данная методика позволяет проводить измерения температуры очень маленьких объектов в несколько микрометров, например, транзисторов и иных микроустройств в современных микросхемах, что важно для мониторинга их стабильности, а также биологических объектов, например, клеток эукариот", — рассказал старший научный сотрудник НИЛ магнитной радиоспектроскопии и квантовой электроники им. С. А. Альтшулера Института физики КФУ Максим Пудовкин.

Почему это важно

• Размер полученных люминофоров — всего около 19 нанометров.
• Температурная чувствительность — одна из самых высоких в диапазоне от 0 до 200 °C.
• Эффективная передача энергии между ионами церия и тербия позволяет использовать их не только в электронике, но и в биомедицине.
• Люминофоры могут применяться в биовизуализации и даже фотодинамической терапии, особенно в условиях воздействия ионизирующего излучения в терапевтических дозах.

Что дальше

Команда КФУ продолжит исследование, сосредоточившись на новых неорганических матрицах с другими кристаллическими свойствами. Это может раскрыть новые грани термочувствительности и расширить возможности применения метода.

Возможности, которых раньше не было

С помощью люминесцентной термометрии можно:

• Точно определять температуру внутри микросхем.
• Контролировать состояние биологических клеток без их повреждения.
• Создавать более устойчивые и безопасные микроустройства.

Уточнения

Люминофо́р (от лат. lumen - свет и др.-греч. φορός - несущий) — специально синтезируемые и практически используемые вещества, имеющие способность к люминесценции.