Forskare från University of Illinois har utvecklat ett sätt att läka luckor i ledningar som är för små för till och med världens minsta lödkolv.

Leds av elektro- och datateknikprofessorn Joseph Lyding och doktoranden Jae Won Do, Illinois-teamet publicerade sina resultat i tidskriften Nanobokstäver .

Kolnanorör är som små ihåliga trådar av kol bara 1 atom tjocka - liknar grafen men cylindriska. Forskare har utforskat att använda dem som transistorer istället för traditionellt kisel, eftersom kolnanorör är lättare att transportera till alternativa substrat, som tunna plastskivor, för flexibel elektronik till låg kostnad eller platta bildskärmar.

Kolnanorör i sig är högkvalitativa ledare, men att skapa enstaka rör som är lämpliga att fungera som transistorer är mycket svårt. Matriser av nanorör är mycket lättare att göra, men strömmen måste hoppa genom korsningar från ett nanorör till nästa, saktar ner. I vanliga elektriska ledningar, sådana korsningar skulle lödas, men hur kunde klyftorna överbryggas i så liten skala?

"Det föll för mig att dessa nanorörsövergångar kommer att bli varma när du passerar ström genom dem, sa Lyding, "typ som felaktiga ledningar i ett hem kan skapa hot spots. I vårt fall, vi använder dessa hot spots för att utlösa en lokal kemisk reaktion som avsätter metall som nanolödder korsningarna."

Lydings grupp slog sig ihop med Eric Pop, en adjungerad professor i el- och datateknik, och John Rogers, Swanlund professor i materialvetenskap och teknik, experter på syntes och överföring av kolnanorör, samt kemiprofessor Greg Girolami. Girolami är expert på en process som använder gaser för att avsätta metaller på en yta, kallas kemisk ångdeposition (CVD).

Nanolödningsprocessen är enkel och självreglerande. En kolnanorörsuppsättning placeras i en kammare som pumpas full av de metallinnehållande gasmolekylerna. När en ström passerar genom transistorn, förbindelserna värms upp på grund av motstånd när elektroner strömmar från ett nanorör till nästa. Molekylerna reagerar på värmen, avsätta metallen vid de heta ställena och effektivt "löda" korsningarna. Då sjunker motståndet, samt temperaturen, så reaktionen upphör.

Nanolödningen tar bara några sekunder och förbättrar enhetens prestanda med en storleksordning – nästan till nivån för enheter gjorda av enstaka nanorör, men mycket lättare att tillverka i stor skala.

"Det skulle vara lätt att infoga CVD-processen i befintliga processflöden, " Lyding sa. "CVD-teknik är kommersiellt tillgänglig från hyllan. Människor kan tillverka dessa transistorer med förmågan att slå på dem så att denna process kan utföras. Sedan när det är klart kan de slutföra kablarna och ansluta dem till kretsarna. I slutändan skulle det vara ett lågkostnadsförfarande."

Nu, gruppen arbetar med att förfina processen.

"Vi tror att vi kan göra det ännu bättre, sa Lyding. Det här är förspelet, vi hoppas, men det är faktiskt ganska betydande."