Wat is een Nanotube-antenne?

Koolstof nanobuisjes zijn kleine cilindrische koolstofbuizen waarvan de structuur lijkt op een kleine lengte grafiet (monomoleculaire koolstoflaag) die horizontaal horizontaal op zichzelf wordt opgerold en naadloos wordt afgedicht. Nanobuizen zijn veel sterker in hun bulk-eigenschappen dan grafiet en kunnen 100 keer sterker zijn dan staal en tien keer lichter. De chemische bindingen tussen atomen in een nanobuis zijn vergelijkbaar met de bindingen in grafiet, die het sterkst van aard zijn. Ze hebben een verscheidenheid aan interessante eigenschappen - uitstekende elektrontransporteurs, efficiënte warmtegeleiders en buitengewone sterkte en flexibiliteit.

Een van de vele mogelijke toepassingen voor nanobuizen die wordt onderzocht, is de mogelijkheid van een nanobuisantenne. Een antenne is een object dat elektromagnetische golven kan opvangen en deze kan omzetten in elektrische signalen, of omgekeerd. De antenne is het meest cruciale onderdeel van een draadloos zend- of ontvangapparaat - zonder een kan deze niet functioneren.

We kunnen vooruitgang in de ontwikkeling van antennes zien door te kijken naar de geschatte grootte van de kleinste radio. In 1931, bij het aanbreken van het radiotijdperk, gebruikten mensen vacuümbuisradio's. Deze passen op een bureau of tafel. In 1954 begonnen mensen transistorradio's te gebruiken, die in de palm van je hand konden worden gehouden. Gedurende vele decennia was dit ongeveer zo klein als radio's werden. In 2002 vond een experimentele stap voorwaarts plaats met de fabricage van radio-ontvangende "smart dust" -sensoren. Deze waren enkele millimeters breed. Vervolgens, de laatste stap, in 2007, ontwikkelden Berkeley-onderzoekers de koolstof-nanobuisantenne en -radio, slechts een micrometer lang en een paar tientallen nanometer breed.

Sinds koolstofnanobuisjes in het begin van de jaren 90 voor het eerst veel aandacht kregen, hebben wetenschappers berekeningen gemaakt over hoe ze kunnen worden gebruikt voor een nanobuisantenne. Deze berekeningen werden werkelijkheid in de vroege jaren 2000, toen wetenschappers nanobuisantennes of nanobuisarrays maakten die als nanobuisantenne voor licht, magnetrons en radio konden dienen. Door de afmetingen van de nanobuis of nanobuisarrays te wijzigen, kunnen onderzoekers antennes maken die een breed scala aan elektromagnetische signalen oppikken of verzenden.

Hoewel koolstofnanobuizen nog niet als actieve elementen in elektronische apparaten zijn geïntroduceerd, kunnen nanobuisantennes in de nabije toekomst hun weg vinden naar mobiele telefoons en radio's. Hun extreem kleine formaat helpt samen met het miniaturisatieproces en hun inherente sterkte maakt ze bestand tegen schokschade. Op langere termijn kunnen nanobuisantennes nuttig zijn voor het geven van signalen aan verspreide nanobots, misschien zelfs medische nanobots die door het menselijk lichaam zwerven.