Anglies nanovamzdeliai – mažyčiai anglies molekulių cilindrai, turintys milžinišką potencialą. Pavyzdžiai kalba patys už save: šie dariniai teoriškai gali pernešti net tūkstantį kartų daugiau krūvininkų už tokio paties dydžio laidumo etalonu laikomą metalą. Natūralu manyti, jog anglies nanovamzdeliai neabejotinai pakeis vario laidus ateities nanolelektronikoje.

Tačiau ne viskas yra taip paprasta. Naujausi tyrimai, atlikti Nacionaliniame standartų ir technologijos institute (JAV), rodo, kad pagrindinis galvos skausmas – prietaiso patikimumas.

Varinės vielutės perduoda elektros energiją ir signalus tarp visų integrinio grandyno dalių, tad netgi vienas iš rikiuotės išėjęs laidukas gali lemti potencialias lusto klaidas. Grubiam palyginimui tyrėjai sukonstravo ir išbandė įvairius nanovamzdelinius metalo elektrodų sujungimus. Gauti rezultatai rodo, kad nanovamzdeliai gali atlaikyti pakankamai didelius srovės tankius (nuo dešimties iki šimtus kartų viršijančius srovės tankius įprastiniuose puslaidininkių grandinėse) kelias valandas, tačiau esant pastoviai srovei po truputį praranda savo pajėgumą. Svarbu tai, kad metaliniai elektrodai nustoja funkcionuoti, kai srovė įgyja tam tikras slenkstines vertes. Grandinės išėjo iš rikiuotės per maždaug 40 valandų.

Kol daugelis tyrėjų visame pasaulyje nagrinėja nanovamzdelių gamybos ir savybių ypatumus, Nacionalinio standartų ir technologijos instituto specialistai bando išsiaiškinti, kaip šie dariniai gali elgtis realiuose elektronikos įrenginiuose per ilgą laiko tarpą. Norėdami palengvinti pramoninę nanovamzdelių gamybą, mokslininkai kuria matavimų ir testavimo technologijas bei nagrinėja įvairias nanovamzdelių struktūras, kad pamatytų, kas vyksta nanovamzdelių ir metalų bei skirtingų šių darinių sandūrose. „Aišku tai, kad mes iš tikrųjų turime išnagrinėti sujungimus“, – sako podoktorantūros stažuotojas Markas Strusas (Mark Strus).

Kitame visai neseniai pasirodžiusiame darbe to paties instituto tyrėjai aptiko problemų, susijusių su anglies nanovamzdelių tinklais. Tokiuose tinkluose elektronai fiziškai šokinėja nuo vieno vamzdelio prie kito. Mokslininkai išsiaiškino, kad nesklandumai būdingi tarpvamzdelinėms sritims – ten, kur didžiausia varža. Stebėdami pradinę varžą ir pirmuosius medžiagos savybių blogėjimo etapus, tyrėjai galėtų pasakyti, ar varža sumažės palaipsniui (kas leistų nustatyti veikimo apribojimus), ar atsitiktiniu, neprognozuojamu būdu (kas neleistų prognozuoti nieko konkretaus). Instituto specialistai sugalvojo tam tikrus elektrinio atsparumo testus, kurie susieja pradinę varžą su savybių blogėjimo sparta, gedimų prognozuojamumu ir pilnąja įrenginio veikimo trukme. Testai gali būti panaudoti tikrinant nanovamzdelių tinklų patikimumą ir užtikrinant jų gamybos tinkamumą.

Nepaisydamas patikimumo klausimo, M. Strusas mano, jog anglies nanovamzdelių tinklai turėtų puikiai tikti kai kurioms elektronikos sritims. „Pavyzdžiui, anglies nanovamzdelių tinklai nebūtų tinkamas vario pakaitalas loginiuose arba atminties įrenginiuose, bet gali paaiškėti, jog jie visai tinka lanksčiųjų ekranų arba fotovoltinių prietaisų jungtims“, – teigia jis.

Apskritai Nacionalinio standartų ir technologijos instituto mokslininkai padės atrinkti nanovamzdelių medžiagas kitos kartos elektronikai, be to, leis išsiaiškinti, kaip struktūros susidoroja su stipria elektros srove, ir optimizuoti gamybą, kad būtų užtikrintas reikiamas našumas ir patikimumas.