Hvad er en kvantetråd?
En kvantetråd er et kabel eller en ledning, der ofte ligner funktionen som kobbertråd, men fremstillet med nanorør af et specifikt element, normalt kulstof. Kvantetråd er normalt ledere, men kan også fremstilles som isolatorer eller halvledere. Disse ledninger er ideelle til elektriske ledningsfunktioner og til brug på rumfartøjer, fordi de er mindre og lettere end deres metalpartikler. De er dog dyre at fremstille.
Nanorør er menneskeskabte mikroskopiske rør med en diameter på 1 nanometer, som måler 1 milliarddel meter. Til sammenligning måles diameteren af et enkelt menneskehår i mikrometer, som er 1.000 gange større end et nanometer. Nanorør anvendes ikke kun til at oprette kvantetråd, men bruges inden for forskellige videnskabelige områder, herunder medicinsk forskning.
Nanotubes blev opdaget i 1991, når en laser skyder mod et rent stof, såsom kulstof. Oprindeligt var dette en langvarig proces, hvor mange potentielle nanorør blev kasseret, fordi de ikke opfyldte størrelseskravene, men forskere fra Rice University havde perfektioneret en proces til fremstilling af nanorør i passende størrelse inden 1996.
Nanorørene skal være forbundet eller snoet sammen i kæder for at danne kvante ledninger, som har en højere ledningsevne end kobbertråde, den bedste metalliske leder af elektricitet. I teorien har en kvantetråd en sjettedel af kobbertrådens vægt og kan lede elektricitet op til ti gange mere effektivt. Metalliske kvantetråder kan være lavet af nikkel (Ni) eller guld (Au). Disse ledninger er stort set stadig eksperimentelle, men har anvendelse inden for elektronik og optik.
Den mest videnskabeligt spændende type kvantetråd er dog muligvis fremstillet af carbon nanorør. I 2005 udførte Rice University omfattende forskning i fremstilling af kvantetråd fra carbon nanotubes ved hjælp af et tilskud på $ 11 millioner US Dollars (USD) fra USA's National Aeronautics and Space Administration (NASA). Planlagt at være færdig i 2010, blev Rice University tiltalt for opgaven at skabe kvantetråd længe nok til at blive brugt i rumfartøjer.
Da ledningerne er lettere og mere effektive, mener NASA og andre forskere, at kvantetrådene kan være medvirkende til at give rumfartøjer mulighed for at rejse længere ud i rummet, da hvert ekstra pund koster et rumfartøj mere brændstof. Videnskabsfolk har problemer med at producere nok nanorør til at fremstille lange længder af tråd, da en meget specifik nanorørform, kaldet "armstol", er nødvendig for at sno dem i ledninger. I 2005 havde kun to procent af nanorørene den rigtige form til brug. Fra 2010 havde forskere fra Rice University imidlertid gjort betydelige fremskridt med at løse problemet, men der var stadig behov for mere forskning.