東京공업대학 대학원 이공학연구과의 中別府修 조교수 등은 나노사이즈 영역의 온도를 정도 높게 측정하는 기술을 개발했다. 원자간력현미경(AMF)에 열계측기능을 부가한 주사형 열현미경(SThM)을 사용한 것으로 계측할 미소영역과 프로브 사이에서 활동하는 열에너지의 흐름(열류)를 이용하여 온도를 추출한다. 직경 30나노미터 크기의 미소영역의 온도를 플러스 마이너스 1℃의 오차로 측정할 수 있다. 미세화가 진행되는 전자 디바이스의 온다계측 등에서 위력을 발휘할 것 같다. 계측할 미소영역이 그곳에 닿아 있는 프로브의 끝 부분보다 온도가 높을 경우, 미소영역에서 프로브로 열류가 생기는데, 이 둘의 온도가 같으면 열류가 없어진다. 그때 프로브 자체의 온도를 조정할 수 있는 시스템으로 만들어 열류가 없어졌을 시점의 프로브의 온도에서 미소영역의 온도를 산출하도록 하고 있다. 산화실리콘 기판 위에 크롬과 니켈 박판으로 만들어 넣은 프로브는 ①열류의 유무를 감지하는 차동열전대 ②온도를 조정하는 히터 ③프로브의 온도를 측정하는 열전대-등 세 가지 기능을 갖춘다. 프로브 끝 부분 접촉점의 크기는 직경 30나노미터. 직접 닿은 영역의 온도를 0.1초 이하의 속도를 측정할 수 있으며 200℃부터 실온까지 대응할 수 있으리라 전망하고 있다. 지금까지 금이나 플라티나, 유리, 에폭시 수지를 각각 25~50℃ 사이에서 온도를 변동시키고 이때의 정확한 온도를 실증했다. 또 인디움, 주석 산화물(ITO)로 된 미소한 히터의 온도변화에는 0.05초의 속도까지 대응이 가능했던 이외에 폭 5마이크로미터의 금속발열체의 온도상승도 정도 높고 측정할 수 있었다고 한다. 이 기술은 전자디바이스의 온도계측 이외에 서브 마이크로미터 사이즈의 미소한 구조를 가진 복합재료의 물성을 확인하는 데에도 이용할 수 있다. “촉매반응 등의 직접관찰에도 사용할 수 있는 가능성이 있다”고 中別府 조교수는 말한다. (NK)