Co je to kvantový drát?
Kvantový drát je kabel nebo drát, často podobný funkci jako měděný drát, ale vyrobený z nanotrubic konkrétního prvku, obvykle uhlíku. Kvantové dráty jsou obvykle vodiče, ale mohou být také vyrobeny jako izolátory nebo polovodiče. Tyto dráty jsou ideální pro funkce elektrického zapojení a pro použití na kosmických lodích, protože jsou menší a lehčí než jejich kovové protějšky. Vyrábět jsou však nákladné. Pro srovnání, průměr jednoho lidského vlasů se měří v mikrometrech, které jsou 1 000krát větší než nanometr. Nanotrubice se používají nejen k vytvoření kvantového drátu, ale používají se v různých vědeckých oborech, včetně lékařského výzkumu.
Objevené v roce 1991 se nanotrubice provádějí, když je laser zastřelen na čistou látku, jako je uhlík. Původně to byl zdlouhavý proces s mnoha potenciálními nanotrubicemi vyřazenými, protože neZapojte požadavky na velikost, ale vědci z Rice University zdokonalili proces pro výrobu náhodných nanotrubic do roku 1996.
Nanotrubice musí být spojeny nebo krouceny dohromady v řetězech, aby vytvořily kvantové dráty, které mají vyšší vodivost než měděné dráty, nejlepší kovový vodič elektřiny. Teoreticky má kvantový drát jednu šestinu hmotnosti měděného drátu a může elektřinu provádět až desetkrát efektivněji. Kovové kvantové dráty mohou být vyrobeny z niklu (ni) nebo zlata (AU). Tyto dráty jsou do značné míry stále experimentální, ale mají použití v elektronice a optice.
Možná nejvíce vědecky vzrušující typ kvantového drátu, jsou však vyrobeny z uhlíkových nanotrubic. V roce 2005 Rice University prováděla rozsáhlý výzkum výroby kvantového drátu z uhlíkových nanotrubic s použitím grantu 11 milionů USD amerických dolarů (USD) z národního aeronu Spojených států USAAutics and Space Administration (NASA). Rice University byla naplánována na dokončení v roce 2010 a byla obviněna z úkolu vytvořit kvantový drát dostatečně dlouho na to, aby byl použit v kosmických lodích.
Vzhledem k tomu, že dráty jsou lehčí a efektivnější, NASA a další vědci se domnívají, že kvantové dráty by mohly být nápomocné při umožnění kosmických lodích dál do vesmíru, protože každá extra libra stojí kosmickou loď více paliva. Vědci mají problémy s výrobou dostatečného množství nanotrubic, aby vytvořili dlouhé délky drátu, protože velmi specifický tvar nanotrubice, nazývaný „křeslo na rameni“, je nezbytný k jejich zvrácení do vodičů. V roce 2005 měly pouze dvě procenta nanotrubic správný tvar pro použití. Od roku 2010 však vědci z Rice University při řešení problému dosáhli značného pokroku, ale stále byl zapotřebí více výzkumu.