Was ist eine Nanoröhrenantenne?

Kohlenstoffnanoröhrchen sind winzige zylindrische Kohlenstoffröhrchen, deren Struktur einer winzigen Länge von Graphit (monomolekulare Kohlenstoffschicht) gleicht, die horizontal auf sich selbst gerollt und nahtlos versiegelt ist. Nanoröhren sind viel fester als Graphit und können 100-mal fester als Stahl und zehnmal leichter sein. Die chemischen Bindungen zwischen Atomen in einer Nanoröhre ähneln den Bindungen in Graphit, die von Natur aus die stärksten sind. Sie haben eine Vielzahl interessanter Eigenschaften - ausgezeichnete Elektronentransporter, effiziente Wärmeleiter sowie außergewöhnliche Festigkeit und Flexibilität.

Eine von vielen möglichen Anwendungen für Nanoröhren, die derzeit erforscht werden, ist die Möglichkeit einer Nanoröhrenantenne. Eine Antenne ist ein Objekt, das elektromagnetische Wellen aufnehmen und in elektrische Signale umwandeln kann oder umgekehrt. Die Antenne ist der wichtigste Bestandteil eines drahtlosen Sende- oder Empfangsgeräts - ohne sie kann es nicht funktionieren.

Wir können Fortschritte bei der Entwicklung von Antennen beobachten, wenn wir uns die ungefähre Größe des kleinsten Radios ansehen. Im Jahr 1931, kurz vor Beginn des Radiozeitalters, benutzten die Menschen Vakuumröhrenradios. Diese passen auf einen Schreibtisch oder Tisch. Im Jahr 1954 begannen die Menschen mit der Verwendung von Transistorradios, die in der Handfläche gehalten werden konnten. Für viele Jahrzehnte war dies ungefähr so ​​klein wie Radios. Im Jahr 2002 gab es einen experimentellen Fortschritt bei der Herstellung von funkempfangenden "Smart Dust" -Sensoren. Diese waren einige Millimeter breit. Als letzten Schritt entwickelten die Berkeley-Forscher 2007 die Kohlenstoff-Nanoröhren-Antenne und das -Radio, die nur einen Mikrometer lang und einige zehn Nanometer breit sind.

Seitdem Kohlenstoffnanoröhren in den frühen 90er Jahren zum ersten Mal große Aufmerksamkeit erhielten, haben Wissenschaftler Berechnungen angestellt, wie sie für eine Nanoröhrenantenne verwendet werden könnten. Diese Berechnungen wurden Anfang der 2000er Jahre Realität, als Wissenschaftler Nanoröhrenantennen oder Nanoröhrenarrays herstellten, die als Nanoröhrenantenne für Licht, Mikrowellen und Radio dienen könnten. Durch Änderung der Abmessungen der Nanoröhren oder Nanoröhren-Arrays können Forscher Antennen herstellen, die eine Vielzahl von elektromagnetischen Signalen aufnehmen oder übertragen.

Obwohl Kohlenstoffnanoröhren noch nicht als aktive Elemente in elektronischen Geräten eingeführt wurden, könnten Nanoröhrenantennen in naher Zukunft ihren Weg in Mobiltelefone und Radios finden. Ihre extrem kleine Größe hilft beim Miniaturisierungsprozess und ihre inhärente Stärke macht sie widerstandsfähig gegen Stoßschäden. Langfristig könnten Nanoröhrenantennen nützlich sein, um verteilten Nanobots Signale zu geben, vielleicht sogar medizinischen Nanobots, die den menschlichen Körper durchstreifen.