Для изучения многих процессов, например, горения или взрыва требуется измерение температуры с микросекундным откликом. Часто необходимо детектировать изменения температуры в достаточно малых объемах. Самые маленькие коммерчески доступные термопары имеют время отклика в миллисекундном диапазоне. Они состоят из металлических тонкопленочных элементов (thin-film thermocouple, TFTC), чья чувствительность прямо пропорциональна толщине пленки. При толщине в 100 нм такие термопары имеют время отклика около 1 мкс. Однако при уменьшении толщины происходит значительная потеря чувствительности, что и ограничивает применение таких термопар.
Испанские исследователи впервые представили термопары на основе проводов субмикронного диаметра. Они были изготовлена следующим образом. Для выращивания проводков из серебра и никеля в качестве шаблона были использованы естественные бороздки на поверхности высокоориентированного пирографита (highly oriented pyrolytic graphite, HOPG). Сначала половина подложки была прикрыта специальной маской, а на открытую часть были электрохимически осаждены из раствора Ag
2SO
4 проводки серебра. Потом маска была удалена, а полученные проводки были покрыты самособирающимися монослоями декантиола. На освободившуюся поверхность из раствора, содержащего NiCl
2 и NiSO
4, были осаждены субмикронные никелевые провода. Затем образовавшиеся ансамбли термопар были удалены с графитовой подложки и к ним были присоединены электроды. Длина получившихся термопар составила около 300 мкм, а толщина отдельных проводов была не менее 230 нм.
Испытание термопар показало, что ряд устройств обладает рекордными значениями времени отклика менее 1 мкс без сильной потери чувствительности. Однако такие термопары пока не могут быть получены с достаточной воспроизводимостью. Несмотря на это, было установлено, что термопары из субмикронных проводов могут превзойти тонкопленочные аналоги. Поэтому теперь исследователи планируют отработать получение нанометровых термопар и изучить влияние диаметра проводов на время отклика и чувствительность.
Работа
"Electrodeposited Submicron Thermocouples with Microsecond Response Times" была опубликована в
Nano Letters.
