(PhysOrg.com) - Los nanotubos de carbono ofrecen una gran promesa en un paquete pequeño. Por ejemplo, estos pequeños cilindros de moléculas de carbono teóricamente pueden llevar 1, 000 veces más corriente eléctrica que un conductor metálico del mismo tamaño. Es fácil imaginar que los nanotubos de carbono reemplacen el cableado de cobre en la electrónica a nanoescala del futuro.

Pero no tan rápido. Pruebas recientes en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) sugieren que la confiabilidad del dispositivo es un problema importante.

Los cables de cobre transportan energía y otras señales entre todas las partes de los circuitos integrados; incluso un conductor fallado puede causar fallas en el chip. Como comparación aproximada, Los investigadores del NIST fabricaron y probaron numerosas interconexiones de nanotubos entre electrodos metálicos. Resultados de la prueba NIST, descrito en una conferencia esta semana, * muestran que los nanotubos pueden soportar densidades de corriente extremadamente altas (decenas a cientos de veces más grandes que las de un circuito semiconductor típico) durante varias horas, pero se degradan lentamente bajo corriente constante. De mayor preocupación, los electrodos de metal fallan (los bordes retroceden y se aglutinan) cuando las corrientes se elevan por encima de cierto umbral. Los circuitos fallaron en unas 40 horas.

Si bien muchos investigadores de todo el mundo están estudiando la fabricación y las propiedades de los nanotubos, el trabajo del NIST ofrece una visión temprana de cómo estos materiales pueden comportarse en dispositivos electrónicos reales a largo plazo. Para apoyar las aplicaciones industriales de estos nuevos materiales, NIST está desarrollando técnicas de medición y prueba y estudiando una variedad de estructuras de nanotubos, centrándose en lo que sucede en las intersecciones de nanotubos y metales y entre diferentes nanotubos. "El vínculo común es que realmente necesitamos estudiar las interfaces, "dice Mark Strus, investigador postdoctoral del NIST.

En otro, estudio relacionado publicado recientemente, ** Los investigadores del NIST identificaron fallas en las redes de nanotubos de carbono, materiales en los que los electrones saltan físicamente de un tubo a otro. Las fallas en este caso parecían ocurrir entre nanotubos, el punto de mayor resistencia, Strus dice. Al monitorear la resistencia inicial y las etapas iniciales de degradación del material, Los investigadores podrían predecir si la resistencia se degradaría gradualmente, lo que permitiría establecer límites operativos, o de manera esporádica, forma impredecible que socavaría el rendimiento del dispositivo. NIST desarrolló pruebas de esfuerzo eléctrico que vinculan la resistencia inicial a la tasa de degradación, predictibilidad de fallas y vida útil total del dispositivo. La prueba se puede utilizar para detectar la fabricación adecuada y la confiabilidad de las redes de nanotubos.

A pesar de las preocupaciones de confiabilidad, Strus imagina que, en última instancia, las redes de nanotubos de carbono pueden resultar muy útiles para algunas aplicaciones electrónicas. "Por ejemplo, Las redes de nanotubos de carbono pueden no ser el reemplazo del cobre en dispositivos lógicos o de memoria. pero pueden resultar ser interconexiones para pantallas electrónicas flexibles o energía fotovoltaica, "Dice Strus.

En general, la investigación del NIST ayudará a calificar los materiales de nanotubos para la electrónica de próxima generación, y ayudar a los desarrolladores de procesos a determinar qué tan bien una estructura puede tolerar alta corriente eléctrica y ajustar el procesamiento en consecuencia para optimizar tanto el rendimiento como la confiabilidad.