Kolfiberrör som är avsedda för elektronik behöver inte bara vara så rena som möjligt för att maximera användbarheten i nästa generations nanoskalaenheter, men kontakteffekter kan begränsa hur liten en nano -enhet kan vara, enligt forskare vid Energy Safety Research Institute (ESRI) vid Swansea University i samarbete med forskare vid Rice University.

ESRI -chef Andrew Barron, också professor vid Rice University i USA, och hans team har kommit på hur man kan få nanorör tillräckligt rena för att få reproducerbara elektroniska mätningar och förklarade inte bara varför nanorörens elektriska egenskaper historiskt sett har varit så svåra att mäta konsekvent, men har visat att det kan finnas en gräns för hur "nano" framtida elektroniska enheter kan använda kolnanorör.

Som vilken vanlig tråd som helst, halvledande nanorör är gradvis mer resistenta mot ström längs sin längd. Men konduktivitetsmätningar av nanorör genom åren har varit allt annat än konsekventa. ESRI -teamet ville veta varför.

"Vi är intresserade av att skapa nanorörbaserade ledare, och medan människor har kunnat göra trådar har deras ledning inte uppfyllt förväntningarna. Vi var intresserade av att bestämma den grundläggande skansen bakom variationen som observerats av andra forskare. "

De upptäckte att svåra att ta bort föroreningar-kvarvarande järnkatalysator, kol och vatten - kan lätt snedvrida resultaten av konduktivitetstester. Bränner bort dem, Barron sa, skapar nya möjligheter för kolnanorör i nanoskalaelektronik.

Den nya studien visas i American Chemical Society journal Nano bokstäver .

Forskarna gjorde först multivägda kolnanorör mellan 40 och 200 nanometer i diameter och upp till 30 mikron långa. De värmde sedan antingen nanorören i ett vakuum eller bombade dem med argonjoner för att rengöra deras ytor.

De testade enskilda nanorör på samma sätt som man skulle testa alla elektriska ledare:Genom att röra dem med två sonder för att se hur mycket ström som passerar genom materialet från en spets till den andra. I detta fall, deras volframprober fästes vid ett skannande tunnelmikroskop.

I rena nanorör, motståndet blev gradvis starkare när avståndet ökade, som det borde. Men resultaten var snedställda när sonderna stötte på ytföroreningar, vilket ökade den elektriska fältstyrkan vid spetsen. Och när mätningar gjordes inom 4 mikron från varandra, regioner med utarmad konduktivitet orsakad av föroreningar överlappade, ytterligare kryptering av resultaten.

"Vi tror att det är därför det finns sådan inkonsekvens i litteraturen, "Sa Barron.

"Om nanorör ska vara nästa generations lättledare, sedan konsekventa resultat, satsvis, och prov-till-prov, behövs för enheter som motorer och generatorer samt kraftsystem. "

Glödgning av nanorören i ett vakuum över 200 grader Celsius (392 grader Fahrenheit) minskade ytföroreningar, men inte tillräckligt för att eliminera inkonsekventa resultat, de hittade. Argonjonbombardering rengjorde också rören, men ledde till en ökning av defekter som försämrar konduktiviteten.

I slutändan upptäckte de vakuumglödgande nanorör vid 500 grader Celsius (932 Fahrenheit) reducerad förorening tillräckligt för att exakt mäta motstånd, rapporterade de.

Tills nu, Barron sa, ingenjörer som använder nanorörsfibrer eller filmer i enheter modifierar materialet genom dopning eller på annat sätt för att få de ledande egenskaper de behöver. Men om källnanorören är tillräckligt dekontaminerade, de ska kunna få rätt konduktivitet genom att helt enkelt sätta sina kontakter på rätt plats.

"Ett viktigt resultat av vårt arbete var att om kontakterna på ett nanorör är mindre än 1 mikron från varandra, de elektroniska egenskaperna hos nanoröret ändras från ledare till halvledare, på grund av förekomsten av överlappande utarmningszoner, säger Barron, "detta har en potentiell begränsande faktor för storleken på nanorörbaserade elektroniska enheter - detta skulle begränsa tillämpningen av Moores lag till nanorörsenheter."