Was ist ein Quantendraht?
Ein Quantendraht ist ein Kabel oder ein Kabel, das oft ähnlich wie Kupferdraht ist, aber aus Nanoröhren eines bestimmten Elements, normalerweise Kohlenstoff, hergestellt wird. Quantendrähte sind normalerweise Leiter, können aber auch als Isolatoren oder Halbleiter hergestellt werden. Diese Drähte sind ideal für elektrische Verkabelungsfunktionen und für die Verwendung auf Raumfahrzeugen, da sie kleiner und leichter sind als ihre Metallkollegen. Sie sind jedoch teuer zu produzieren. Im Vergleich dazu wird der Durchmesser eines einzelnen menschlichen Haares in Mikrometern gemessen, die 1.000 -mal größer sind als ein Nanometer. Nanoröhren werden nicht nur zur Erstellung von Quantendraht verwendet, sondern werden auch in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Feldern verwendet, einschließlich medizinischer Forschung. Ursprünglich war dies ein langwieriger Prozess, bei dem viele potenzielle Nanoröhren verworfen wurden, weil sie es nicht tatenAngesichts der Größenanforderungen, aber die Forscher der Rice University hatten einen Prozess zur Erstellung von Nanoröhren angemessener Größe bis 1996 perfektioniert.
Nanoröhren müssen in Ketten miteinander verbunden oder zusammengedreht werden, um Quantendrähte zu bilden, die eine höhere Leitfähigkeit aufweisen als Kupferdrähte, dem besten metallischen Stromleiter. Theoretisch hat ein Quantendraht ein Sechstel des Gewichts eines Kupferdrahtes und kann Strom bis zu zehnmal effizienter leiten. Metallische Quantendrähte können aus Nickel (NI) oder Gold (AU) hergestellt werden. Diese Drähte sind weitgehend experimentell, haben jedoch Anwendungen in Elektronik und Optik.
Möglicherweise sind die wissenschaftlich aufregendsten Art von Quantendraht jedoch diejenigen aus Kohlenstoffnanoröhren. Im Jahr 2005 führte die Rice University umfangreiche Untersuchungen zur Herstellung von Quantendraht von Carbon Nanotubes durch, wobei der National Aeron der Vereinigten Staaten ein Stipendium von 11 Millionen US -Dollar (USD) verwendet hatAutics and Space Administration (NASA). Die 2010 abgeschlossene Rice University wurde mit der Aufgabe beauftragt, Quantendraht lange genug zu erstellen, um in Raumfahrzeugen verwendet zu werden.
Da die Drähte leichter und effizienter sind, glauben die NASA und andere Wissenschaftler, dass Quantendrähte maßgeblich dazu beitragen könnten, Raumschiffe zu ermöglichen, weiter in den Weltraum zu fahren, da jedes zusätzliche Pfund ein Raumschiff mehr Kraftstoff kostet. Wissenschaftler haben Probleme, genügend Nanoröhren zu produzieren, um lange Drahtlängen zu erzielen, da eine sehr spezifische Nanoröhrenform, die als "Armstuhl" bezeichnet wird, notwendig ist, um sie in Drähte zu verwandeln. Im Jahr 2005 hatten nur zwei Prozent der Nanoröhren die richtige Form für die Verwendung. Ab 2010 hatten die Forscher der Rice University jedoch erhebliche Fortschritte bei der Lösung des Problems erzielt, aber noch mehr Forschung war erforderlich.