当笔记本电脑或智能手机等电子设备过热时，它们本质上是受到纳米级传热问题的影响。找出问题的根源就像大海捞针。

罗彻斯特大学机械 工程系助理教授 Andrea Pickel表示：“现代电子产品的构建模块是具有纳米级特征的晶体管，因此要了解哪些部分过热，第一步是获取详细的温度图。 但你需要具有纳米级分辨率的东西才能做到这一点。”

现有的光学测温技术不切实际，因为它们所能达到的空间分辨率存在根本限制。因此，Pickel 和她的 材料科学 博士生 Ziyang Ye 和 Benjamin Harrington 设计了一种新方法来克服这些限制，即利用诺贝尔化学奖获奖的生物成像光学 超分辨率荧光显微镜技术 。在一项新的 《科学进展》 研究中，研究人员概述了他们使用发光纳米粒子绘制热传递图的过程。

通过将高掺杂的上转换纳米粒子应用到设备表面，研究人员能够在纳米级实现超高分辨率测温，测量距离可达 10 毫米。据 Pickel 介绍，这个距离在超分辨率显微镜领域非常远，而他们用来启发的生物成像技术通常在不到 1 毫米的距离内运行。

皮克尔表示，虽然生物成像技术提供了巨大的启发，但将其应用于电子产品却面临着重大障碍，因为它们涉及的材料差异很大。

“我们的要求与生物学家截然不同，因为他们研究的是细胞和水基材料，”她说。“通常，他们的物镜和样品之间可能会有水或油之类的液体。这对于生物成像来说很棒，但如果你使用的是电子设备，这就是你最不想要的。”

论文展示了该技术，该技术使用团队设计的电加热器结构来产生急剧的温度梯度，但皮克尔表示，制造商可以使用他们的方法改进各种电气元件。为了进一步改进该工艺，该团队希望降低使用的激光功率并改进将纳米颗粒层应用于设备的方法。

该研究得到了国家科学基金会和罗切斯特大学弗斯基金奖的支持。