Minitermômetro Supercool

Os pesquisadores desenvolveram um termômetro supercondutor em miniatura que mede temperaturas abaixo de 1 kelvin (-272,15 ° C ou -457,87 ° F), até 50 milikelvin (mK) e potencialmente 5 mK. É menor, mais rápido e mais conveniente do que os termômetros criogênicos convencionais para dispositivos em escala de chip e pode ser produzido em massa.

Medindo 2,5 × 1,15 milímetros de tamanho, o termômetro pode ser embutido ou preso a outro dispositivo de micro-ondas criogênico para medir sua temperatura quando montado em um chip. O termômetro foi usado para demonstrar medições rápidas e precisas do aquecimento de um amplificador de micro-ondas supercondutor.

O termômetro permite que os pesquisadores meçam a temperatura de uma ampla gama de componentes em pacotes de teste a um custo muito baixo e sem a introdução de um grande número de conexões elétricas adicionais. Isso tem o potencial de beneficiar pesquisadores que trabalham em computação quântica ou usam sensores de baixa temperatura em uma ampla gama de campos.

O termômetro consiste em um ressonador de nióbio supercondutor revestido com dióxido de silício. O revestimento interage com o ressonador para mudar a frequência na qual ele vibra naturalmente. Os cientistas suspeitam que isso se deva ao “túnel” de átomos entre dois locais, um efeito da mecânica quântica.

O termômetro é baseado em uma nova aplicação do princípio de que a frequência natural do ressonador depende da temperatura. O termômetro mapeia as mudanças na frequência, conforme medido pela eletrônica, para uma temperatura. Por outro lado, os termômetros convencionais para temperaturas abaixo de Kelvin são baseados na resistência elétrica. Eles exigem fiação direcionada para eletrônicos à temperatura ambiente, adicionando complexidade e potencialmente causando aquecimento e interferência.

O novo termômetro mede a temperatura em cerca de 5 milissegundos - muito mais rápido do que a maioria dos termômetros resistivos convencionais em cerca de um décimo de segundo. Os termômetros também são fáceis de fabricar em apenas uma única etapa do processo. Eles podem ser produzidos em massa, com mais de 1.200 encaixes em uma pastilha de silício de 3" (aproximadamente 75 milímetros).