p (PhysOrg.com) - Os nanotubos de carbono oferecem uma grande promessa em um pacote pequeno. Por exemplo, esses minúsculos cilindros de moléculas de carbono, teoricamente, podem transportar 1, 000 vezes mais corrente elétrica do que um condutor de metal do mesmo tamanho. É fácil imaginar nanotubos de carbono substituindo a fiação de cobre na eletrônica em nanoescala do futuro. p Mas - não tão rápido. Testes recentes no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) sugerem que a confiabilidade do dispositivo é um grande problema.

p Os fios de cobre transportam energia e outros sinais entre todas as partes de circuitos integrados; mesmo um condutor com falha pode causar falha do chip. Como uma comparação aproximada, Os pesquisadores do NIST fabricaram e testaram inúmeras interconexões de nanotubos entre eletrodos de metal. Resultados do teste NIST, descrito em uma conferência esta semana, * mostram que os nanotubos podem sustentar densidades de corrente extremamente altas (dezenas a centenas de vezes maiores do que em um circuito semicondutor típico) por várias horas, mas se degradam lentamente sob corrente constante. De maior preocupação, os eletrodos de metal falham - as bordas recuam e se aglomeram - quando as correntes sobem acima de um certo limite. Os circuitos falharam em cerca de 40 horas.

p Enquanto muitos pesquisadores ao redor do mundo estão estudando a fabricação e as propriedades dos nanotubos, o trabalho do NIST oferece uma visão inicial de como esses materiais podem se comportar em dispositivos eletrônicos reais a longo prazo. Para apoiar as aplicações industriais desses novos materiais, O NIST está desenvolvendo técnicas de medição e teste e estudando uma variedade de estruturas de nanotubos, concentrando-se no que acontece nas interseções de nanotubos e metais e entre os diferentes nanotubos. "O elo comum é que realmente precisamos estudar as interfaces, "diz Mark Strus, um pesquisador de pós-doutorado do NIST.

p Noutro, estudo relacionado publicado recentemente, ** Os pesquisadores do NIST identificaram falhas nas redes de nanotubos de carbono - materiais nos quais os elétrons saltam fisicamente de tubo em tubo. As falhas, neste caso, pareciam ocorrer entre os nanotubos, o ponto de maior resistência, Strus diz. Ao monitorar a resistência inicial e os estágios iniciais de degradação do material, os pesquisadores poderiam prever se a resistência se degradaria gradualmente - permitindo que limites operacionais fossem definidos - ou de forma esporádica, forma imprevisível que prejudicaria o desempenho do dispositivo. O NIST desenvolveu testes de estresse elétrico que ligam a resistência inicial à taxa de degradação, previsibilidade de falha e vida útil total do dispositivo. O teste pode ser usado para verificar a fabricação adequada e a confiabilidade das redes de nanotubos.

p Apesar das preocupações com a confiabilidade, Strus imagina que as redes de nanotubos de carbono podem ser muito úteis para algumas aplicações eletrônicas. "Por exemplo, redes de nanotubos de carbono podem não ser a substituição do cobre em dispositivos lógicos ou de memória, mas podem acabar sendo interconexões para telas eletrônicas flexíveis ou fotovoltaicas, "Strus diz.

p Geral, a pesquisa do NIST ajudará a qualificar materiais de nanotubos para eletrônicos de última geração, e ajudar os desenvolvedores de processo a determinar o quão bem uma estrutura pode tolerar alta corrente elétrica e ajustar o processamento de acordo para otimizar o desempenho e a confiabilidade.