(PhysOrg.com) -- Kolnanorör erbjuder stort löfte i ett litet paket. Till exempel, dessa små cylindrar av kolmolekyler kan teoretiskt bära 1, 000 gånger mer elektrisk ström än en metallledare av samma storlek. Det är lätt att föreställa sig kolnanorör som ersätter kopparledningar i framtida elektronik i nanoskala.

Men -- inte så snabbt. Nyligen genomförda tester vid National Institute of Standards and Technology (NIST) tyder på att enhetens tillförlitlighet är ett stort problem.

Koppartrådar transporterar kraft och andra signaler mellan alla delar av integrerade kretsar; även en trasig ledare kan orsaka chipfel. Som en grov jämförelse, NIST-forskare tillverkade och testade många nanorörskopplingar mellan metallelektroder. NIST-testresultat, beskrev på en konferens denna vecka, * visar att nanorör kan upprätthålla extremt höga strömtätheter (tiotals till hundratals gånger större än den i en typisk halvledarkrets) i flera timmar men sakta bryts ned under konstant ström. Av större oro, metallelektroderna går sönder – kanterna drar sig tillbaka och klumpar sig – när strömmar stiger över en viss tröskel. Kretsarna misslyckades på cirka 40 timmar.

Medan många forskare runt om i världen studerar nanorörstillverkning och egenskaper, NIST-arbetet ger en tidig titt på hur dessa material kan bete sig i riktiga elektroniska enheter på lång sikt. För att stödja industriella tillämpningar av dessa nya material, NIST utvecklar mät- och testtekniker och studerar en mängd olika nanorörsstrukturer, nollställa vad som händer i skärningspunkterna mellan nanorör och metaller och mellan olika nanorör. "Den gemensamma länken är att vi verkligen behöver studera gränssnitten, säger Mark Strus, en NIST-postdoktor.

I en annan, relaterad studie publicerad nyligen, ** NIST-forskare identifierade fel i kolnanorörsnätverk - material där elektroner fysiskt hoppar från rör till rör. Fel i detta fall verkade inträffa mellan nanorör, punkten för högsta motstånd, säger Strus. Genom att övervaka startmotståndet och de inledande stadierna av materialnedbrytning, forskare kunde förutsäga om motstånd skulle försämras gradvis – vilket gör det möjligt att sätta operativa gränser – eller i en sporadisk, oförutsägbart sätt som skulle undergräva enhetens prestanda. NIST utvecklade elektriska stresstester som kopplar initialt motstånd till nedbrytningshastighet, förutsägbarhet av fel och enhetens totala livslängd. Testet kan användas för att screena för korrekt tillverkning och tillförlitlighet av nanorörsnätverk.

Trots tillförlitlighetsproblemen, Strus föreställer sig att kolnanorörsnätverk i slutändan kan vara mycket användbara för vissa elektroniska applikationer. "Till exempel, kolnanorörnätverk kanske inte ersätter koppar i logik- eller minnesenheter, men de kan visa sig vara sammankopplingar för flexibla elektroniska displayer eller solceller, säger Strus.

Övergripande, NIST-forskningen kommer att hjälpa till att kvalificera nanorörsmaterial för nästa generations elektronik, och hjälpa processutvecklare att avgöra hur väl en struktur kan tolerera hög elektrisk ström och justera bearbetningen därefter för att optimera både prestanda och tillförlitlighet.