Cos'è un filo quantico?

Un filo quantico è un cavo o un filo, spesso simile in funzione al filo di rame, ma realizzato con nanotubi di un elemento specifico, di solito carbonio. I cavi quantistici sono generalmente conduttori, ma possono anche essere realizzati come isolanti o semiconduttori. Questi fili sono ideali per le funzioni di cablaggio elettrico e per l'uso su veicoli spaziali perché sono più piccoli e più chiari delle loro controparti metalliche. Sono, tuttavia, costosi da produrre.

I nanotubi sono tubi microscopici artificiali con un diametro di 1 nanometro, che misura 1 miliardo di metro. In confronto, il diametro di un singolo capelli umano viene misurato in micrometri, che sono 1.000 volte più grandi di un nanometro. I nanotubi non sono usati solo per creare filo quantico, ma sono usati in una varietà di campi scientifici, tra cui la ricerca medica.

scoperto nel 1991, i nanotubi vengono realizzati quando un laser viene girato in una sostanza pura, come il carbonio. Inizialmente questo era un lungo processo con molti potenziali nanotubi scartati perché non lo facevanoMontare i requisiti delle dimensioni, ma i ricercatori dell'Università di Rice avevano perfezionato un processo per la realizzazione di nanotubi di dimensioni adeguate entro il 1996.

I nanotubi devono essere collegati o attorcigliati nelle catene per formare fili quantistici, che hanno una conduttività più elevata rispetto ai fili di rame, il miglior conduttore metallico dell'elettricità. In teoria, un filo quantico ha un sesto del peso di un filo di rame e può condurre elettricità fino a dieci volte in modo più efficiente. I fili quantici metallici possono essere fatti di nichel (NI) o oro (AU). Questi fili sono in gran parte ancora sperimentali, ma hanno usi in elettronica e ottica.

Forse il tipo più scientificamente eccitante di filo quantico, tuttavia, sono quelli realizzati con nanotubi di carbonio. Nel 2005, la Rice University stava conducendo ricerche approfondite per creare un filo quantico dai nanotubi di carbonio, usando una sovvenzione di $ 11 milioni di dollari USA (USD) dalla National Aeron degli Stati UnitiAutics and Space Administration (NASA). Previsto per essere completato nel 2010, la Rice University è stata accusata del compito di creare un filo quantico abbastanza a lungo da essere utilizzato nei veicoli spaziali.

Poiché i fili sono più leggeri e più efficienti, la NASA e altri scienziati, credono che i fili quantistici possano essere fondamentali nel consentire ai veicoli spaziali di viaggiare più lontano nello spazio poiché ogni chilo in più costa un veicolo spaziale più carburante. Gli scienziati hanno problemi che producono abbastanza nanotubi per fare lunghe lunghezze di filo, tuttavia, poiché è necessaria una forma di nanotubo molto specifica, chiamata "sedia a braccio", per ruotarli in fili. Nel 2005, solo il due percento dei nanotubi aveva la forma corretta per l'uso. A partire dal 2010, tuttavia, i ricercatori della Rice University avevano fatto notevoli progressi nella risoluzione del problema, ma erano ancora necessarie ulteriori ricerche.