Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

The original nanoworkout -- Helping carbon nanotubes get into shape

08.06.2007
Researchers at Rensselaer Polytechnic Institute have developed a new method of compacting carbon nanotubes into dense bundles. These tightly packed bundles are efficient conductors and could one day replace copper as the primary interconnects used on computer chips and even hasten the transition to next-generation 3-D stacked chips.

Anzeige

Theoretical studies show that carbon nanotubes, if packed closely enough together, should be able to outperform copper as an electrical conductor. But because of the way carbon nanotubes are grown – in sparse nanoscale “forests” where carbon molecules compete for growth-inducing catalysts – scientists have been unable to successfully grow tightly packed bundles.


James Jiam-Qiang Lu, associate professor of physics and electrical engineering at Rensselaer, together with his research associate Zhengchun Liu, decided to investigate how to “densify” carbon nanotube bundles after they are already grown. He detailed the results of the post-growth densification project on June 6 at the Institute of Electrical and Electronics Engineers’ International Interconnect Technology Conference (IITC) in Burlingame, Calif.

Lu’s team discovered that by immersing vertically grown carbon nanotube bundles into a liquid organic solvent and allowing them to dry, the nanotubes pull close together into a dense bundle. Lu attributes the densification process to capillary coalescence, which is the same physical principle that allows moisture to move up a piece of tissue paper that is dipped into water.

The process boosts the density of these carbon nanotube bundles by five to 25 times. The higher the density, the better they can conduct electricity, Lu said. Several factors, including nanotube height, diameter, and spacing, affect the resulting density, Liu added. How the nanotubes are grown is also an important factor that impacts the resulting shape of the densified bundles.

Images of the experiment are more striking than any “before and after” photos of the latest fad diet. In one instance, Liu started with a carbon nanotube bundle 500 micrometers in diameter, shaped somewhat like a marshmallow, and dipped it into a bath of isopropyl alcohol. As the alcohol dried and evaporated, capillary forces drew the nanotubes closer together. Van Der Waals forces, the same molecular bonds that boost the adhesion of millions of setae on gecko toes and help the lizard defy gravity, ensure the nanotubes retain their tightly packed form.

The resulting bundle shrunk to a diameter of 100 micrometers, with a 25-fold increase in density. Instead of a marshmallow, it looked more like a carpenter’s nail.

“It’s a significant and critical step toward the realization of carbon nanotube interconnects with better performance than copper,” Lu said of his research findings. “But there’s still a lot of work to do before this technology can be integrated into industrial applications.”

Despite his initial successes, Lu said the density results obtained are not ideal and carbon nanotubes would have to be further compacted before they can outperform copper as a conductor. A close-up photo, taken using a scanning electron microscope, reveals there are still large empty spaces between densified nanotubes. The research team is exploring various methods to achieve ever-higher density and higher quality of carbon nanotube bundles, he said.

Lu is confident that these densified carbon nanotubes, with their high conductivity, ability to carry high current density, and resistance to electromigration, will be key to the development of 3-D computer chips. Chips used today can only shrink so much smaller, as their flat surface must have enough room to accommodate scores of different components. But the semiconductor industry and academia are looking at ways to layer chip components into a vertical stack, which could dramatically shrink the size of the overall chip.

Densified carbon nanotubes, with their ends trimmed and polished, can be the basic building blocks for interconnects that would link the stacked layers of a 3-D computer chip, Lu said.

“Carbon nanotubes are one of the most promising materials for interconnects in 3-D integration,” he said. Other potential applications of the densified nanotubes are high surface area electrodes for supercapacitors, fuel cell electrodes for hydrogen storage, heat dissipation materials for thermal conductors, and other situations that require high electrical, thermal, or mechanical performance.

Michael Mullaney | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen:
www.rpi.edu/research/magazine/spring05/chips.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Innovation promises expanded roles for microsensors
08.02.2012 | Purdue University

nachricht Automatisierungstechnik: neue Montageanlage ist Modellfabrik, Lehr- und Forschungsplattform
08.02.2012 | Hochschule Darmstadt

Alle Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert


Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst

Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...

Im Focus: Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber


Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.

Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.

Das System ...

Im Focus: VLT liefert detailreichstes Infrarotbild des Carinanebels


Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.

Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.

Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...

Im Focus: Automatisch Lücken im Funkspektrum erkennen


Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.

Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...

Im Focus: Bronze-Matrjoschka: hocheffiziente Katalysatoren und Nanoröhrchen mit ungewöhnlicher Symmetrie


Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.

Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.

In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Zwerggalaxie hat großen Hunger

08.02.2012 | Physik Astronomie

Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert

08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

Obstacles No Barrier to Higher Speeds for Worms

08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

»Jede Sekunde zählt« Erster Internationaler Kongress zu Rettungsdienstsystemen in Neu Delhi

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Bauwerke gebrauchstauglich halten

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft im Dialog-Veranstaltungen im Wissenschaftsjahr 2012

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp