Metrología térmica a escala nanométrica
Los nanomateriales poseen muchas propiedades eléctricas, mecánicas, térmicas, ópticas y magnéticas sorprendentes y especiales que son muy diferentes a las de los mismos materiales en masa. El proyecto financiado por la Unión Europea QUANTIHEAT (Quantitative scanning probe microscopy techniques for heat transfer management in nanomateriales and nanodevices) apunta a establecer definiciones metrológicas, herramientas y métodos normalizados que no existen en la actualidad, con el fin de estudiar y cuantificar el transporte térmico en materiales nanoestructurados. Se inició el trabajo con materiales de muestra industriales específicos y la catalogación de las técnicas y metodologías de caracterización térmica disponibles en el consorcio para el análisis multiescala de la transferencia térmica. De esta forma, los científicos pueden determinar cuáles son las técnicas de medición y modelado más adecuadas para ciertos materiales. A partir del análisis de las definiciones y la terminología utilizadas actualmente, se concluye que es muy posible que la descripción de los resultados de microscopia térmica de barrido (SThM) se preste a confusión. Se subraya además que es fundamental que las muestras estén bien caracterizadas de cara a realizar comparaciones entre laboratorios. Las recomendaciones forman parte de un documento preliminar a partir del cual se establecerán las definiciones normalizadas. Gran parte del trabajo consiste en el desarrollo de nuevas herramientas de metrología que incluyen la calibración, las muestras de referencia y de prueba, así como modelos centrados en los métodos de fabricación industrial. Se fabricaron y estudiaron muestras industriales de películas delgadas resistentes a la litografía de nanoimpresión, nuevas interconexiones a base de micropartículas nanoestructuradas y materiales creados por el depósito de capas atómicas. Gracias a estos resultados los científicos pudieron determinar las técnicas de caracterización térmica necesarias para resolver aspectos críticos de la transferencia térmica en los procesos de fabricación. Los investigadores lograron importantes avances en el desarrollo de herramientas de simulación y semianalíticas de vanguardia para investigar el comportamiento térmico de los materiales complejos y sus interfaces. Al mismo tiempo, los científicos desarrollaron nuevos dispositivos de medición y calibración, incluidas las sondas experimentales y combinaciones de SThM con microscopia electrónica de barrido o radiometría infrarroja. QUANTIHEAT va camino de crear un conjunto de herramientas metrológicas completamente nuevas para investigar el transporte térmico en materiales nanoestructurados. Serán presentadas a las organizaciones europeas e internacionales de normalización para definir las normas y los modelos de calibración convenidos internacionalmente. Gracias a esta contribución tan importante a un campo de conocimiento fundamental como el de los nanomateriales mejorará la competitividad de los fabricantes en la Unión Europea.
Palabras clave
Térmica, metrología, nano, microscopia, transferencia de calor
