(PhysOrg.com) -- Koolstofnanobuisjes bieden een grote belofte in een kleine verpakking. Bijvoorbeeld, deze kleine cilinders van koolstofmoleculen kunnen theoretisch 1, 000 keer meer elektrische stroom dan een metalen geleider van dezelfde grootte. Het is gemakkelijk voor te stellen dat koolstofnanobuisjes de koperen bedrading vervangen in toekomstige elektronica op nanoschaal.

Maar - niet zo snel. Recente tests bij het National Institute of Standards and Technology (NIST) suggereren dat de betrouwbaarheid van het apparaat een groot probleem is.

Koperdraden transporteren stroom en andere signalen tussen alle onderdelen van geïntegreerde schakelingen; zelfs één defecte geleider kan een chipstoring veroorzaken. Als een grove vergelijking, NIST-onderzoekers hebben talloze nanobuisverbindingen tussen metalen elektroden gefabriceerd en getest. NIST-testresultaten, beschreven op een conferentie deze week, * laten zien dat nanobuisjes gedurende enkele uren extreem hoge stroomdichtheden kunnen aanhouden (tientallen tot honderden keren groter dan die in een typisch halfgeleidercircuit), maar langzaam degraderen onder constante stroom. Van grotere zorg, de metalen elektroden falen - de randen wijken af ​​​​en klonteren - wanneer stromen boven een bepaalde drempel stijgen. De circuits faalden in ongeveer 40 uur.

Terwijl veel onderzoekers over de hele wereld de fabricage en eigenschappen van nanobuisjes bestuderen, het NIST-werk biedt een vroege blik op hoe deze materialen zich op de lange termijn kunnen gedragen in echte elektronische apparaten. Om industriële toepassingen van deze nieuwe materialen te ondersteunen, NIST ontwikkelt meet- en testtechnieken en bestudeert verschillende nanobuisstructuren, inzoomen op wat er gebeurt op de kruispunten van nanobuisjes en metalen en tussen verschillende nanobuisjes. "De gemeenschappelijke link is dat we echt de interfaces moeten bestuderen, " zegt Mark Strus, een NIST postdoctoraal onderzoeker.

In een andere, verwante studie die onlangs is gepubliceerd, ** NIST-onderzoekers identificeerden fouten in netwerken van koolstofnanobuisjes - materialen waarin elektronen fysiek van buis naar buis springen. Storingen leken in dit geval op te treden tussen nanobuisjes, het punt van de hoogste weerstand, zegt Strus. Door de startweerstand en beginstadia van materiaaldegradatie te bewaken, onderzoekers konden voorspellen of resistentie geleidelijk zou afnemen - waardoor operationele limieten konden worden vastgesteld - of in een sporadische, onvoorspelbare manier die de prestaties van het apparaat zou ondermijnen. NIST ontwikkelde elektrische stresstests die initiële weerstand koppelen aan degradatiesnelheid, voorspelbaarheid van storingen en totale levensduur van het apparaat. De test kan worden gebruikt om te screenen op de juiste fabricage en betrouwbaarheid van nanobuisjesnetwerken.

Ondanks de bezorgdheid over de betrouwbaarheid, Strus denkt dat netwerken van koolstofnanobuisjes uiteindelijk heel nuttig kunnen zijn voor sommige elektronische toepassingen. "Bijvoorbeeld, koolstof nanobuis-netwerken zijn misschien niet de vervanging voor koper in logische of geheugenapparaten, maar het kunnen interconnecties blijken te zijn voor flexibele elektronische displays of fotovoltaïsche systemen, ' zegt Strus.

Algemeen, het NIST-onderzoek zal helpen om nanobuismaterialen te kwalificeren voor elektronica van de volgende generatie, en help procesontwikkelaars om te bepalen hoe goed een structuur hoge elektrische stroom kan verdragen en om de verwerking dienovereenkomstig aan te passen om zowel de prestaties als de betrouwbaarheid te optimaliseren.