(PhysOrg.com) -- Les nanotubes de carbone offrent de grandes promesses dans un petit emballage. Par exemple, ces minuscules cylindres de molécules de carbone peuvent théoriquement transporter 1, 000 fois plus de courant électrique qu'un conducteur métallique de même dimension. Il est facile d'imaginer que les nanotubes de carbone remplacent le câblage en cuivre dans la future électronique à l'échelle nanométrique.

Mais -- pas si vite. Des tests récents du National Institute of Standards and Technology (NIST) suggèrent que la fiabilité des appareils est un problème majeur.

Les fils de cuivre transportent l'énergie et d'autres signaux entre toutes les parties des circuits intégrés ; même un conducteur défectueux peut provoquer une défaillance de la puce. A titre de comparaison approximative, Les chercheurs du NIST ont fabriqué et testé de nombreuses interconnexions de nanotubes entre des électrodes métalliques. résultats des tests NIST, décrit lors d'une conférence cette semaine, * montrent que les nanotubes peuvent supporter des densités de courant extrêmement élevées (des dizaines à des centaines de fois supérieures à celles d'un circuit semi-conducteur typique) pendant plusieurs heures mais se dégradent lentement sous un courant constant. Plus préoccupant, les électrodes métalliques échouent - les bords reculent et s'agglomèrent - lorsque les courants dépassent un certain seuil. Les circuits sont tombés en panne au bout de 40 heures environ.

Alors que de nombreux chercheurs du monde entier étudient la fabrication et les propriétés des nanotubes, les travaux du NIST offrent un premier aperçu de la façon dont ces matériaux peuvent se comporter dans de vrais appareils électroniques à long terme. Pour soutenir les applications industrielles de ces nouveaux matériaux, Le NIST développe des techniques de mesure et de test et étudie diverses structures de nanotubes, se concentrer sur ce qui se passe aux intersections des nanotubes et des métaux et entre les différents nanotubes. "Le lien commun est qu'il faut vraiment étudier les interfaces, " dit Mark Strus, chercheur postdoctoral NIST.

En autre, étude connexe publiée récemment, ** Des chercheurs du NIST ont identifié des défaillances dans les réseaux de nanotubes de carbone, des matériaux dans lesquels les électrons sautent physiquement de tube en tube. Les défaillances dans ce cas semblaient se produire entre les nanotubes, le point de plus haute résistance, dit Strus. En surveillant la résistance de départ et les étapes initiales de dégradation des matériaux, les chercheurs pourraient prédire si la résistance se dégraderait progressivement - permettant de fixer des limites opérationnelles - ou de manière sporadique, manière imprévisible qui compromettrait les performances de l'appareil. Le NIST a développé des tests de stress électriques qui relient la résistance initiale au taux de dégradation, la prévisibilité des pannes et la durée de vie totale de l'appareil. Le test peut être utilisé pour évaluer la fabrication et la fiabilité adéquates des réseaux de nanotubes.

Malgré les problèmes de fiabilité, Strus imagine que les réseaux de nanotubes de carbone peuvent finalement être très utiles pour certaines applications électroniques. "Par exemple, les réseaux de nanotubes de carbone peuvent ne pas remplacer le cuivre dans les dispositifs logiques ou à mémoire, mais ils peuvent s'avérer être des interconnexions pour des affichages électroniques flexibles ou photovoltaïques, " dit Strus.

Globalement, la recherche du NIST aidera à qualifier les matériaux de nanotubes pour l'électronique de nouvelle génération, et aider les développeurs de processus à déterminer dans quelle mesure une structure peut tolérer un courant électrique élevé et à ajuster le traitement en conséquence pour optimiser à la fois les performances et la fiabilité.