由东京工业大学制作
信用:东京理工大学
随着器件不断缩小，其测量和设计面临新的挑战
对于基于分子结的器件，其中单个分子与金属或半导体结合，我们有多种技术来研究和表征它们的电传输特性
相比之下，在纳米尺度上探测这种结的热传输特性被证明更具挑战性，并且其中许多与温度相关的量子现象仍然知之甚少
在一些研究中，科学家们利用一种叫做扫描热显微镜(SThM)的技术，设法在纳米尺度上测量分子结的热传输特性
该方法包括将非常锋利的金属尖端与目标材料接触，并在材料表面移动该尖端
使用激光从后面加热的尖端包含一个热电偶
这个小装置测量温度差，因此通过平衡由激光引起的尖端加热和由流入目标样品的热量引起的尖端冷却，可以逐点测量材料的热传输特性
在最近发表在《美国化学学会杂志》上的一项研究中，东京理工大学的科学家报告了一项在使用SThM时偶然发现的重要发现
该团队采用了一种SThM技术来测量自组装单层膜的热传输特性
这些样品包含正十六烷硫醇、正丁硫醇和苯硫醇中三种可能对的交替条纹
除了使用标准的基于接触的SThM方法，研究人员还尝试使用非接触方式，其中扫描热显微镜的尖端保持在样品上方，而不接触它
出乎意料的是，他们意识到这种非接触式的制度有一些严重的潜力
在接触模式下，热量直接从尖端流向样品
相比之下，在非接触SThM状态下，尖端和样品之间的唯一热传递是通过热辐射进行的
该团队通过实验了解到，虽然接触方式最适合可视化热传输特性，但非接触方式对分子从基底“伸出”的实际长度更为敏感
因此，非接触和接触方式的结合提供了一种全新的同时创建样品的地形和热传输图像的方式
此外，非接触方法比其他成熟的显微镜技术有优势，正如该论文的主要作者藤井信太郎副教授解释说:“非接触SThM方法是完全无损的，不像其他技术，如原子力显微镜，它确实需要扫描尖端和样品之间的接触，因此具有机械冲击，可能会损坏柔软的有机材料
" 总的来说，这项研究提供的洞察力将为新的技术进步和对纳米材料的更深入理解铺平道路
Fujii总结道:“我们的工作不仅首次提供了有机SAMs的热图像，还提供了一种研究热传输特性的新技术，这对各种类型纳米器件的热管理至关重要。”
让我们希望这项工作有助于科学家阐明热现象的许多奥秘
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