Wat is een nanobuisantenne?

Koolstofnanobuisjes zijn kleine cilindrische koolstofbuizen waarvan de structuur is als een kleine lengte van grafiet (monomoleculaire koolstoflaag) die horizontaal op zichzelf worden gerold en naadloos verzegeld. Veel sterker in zijn bulkeigenschappen dan grafiet, nanobuisjes 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 elektrontransporters, efficiënte warmtegeleiders en buitengewone sterkte en flexibiliteit.

Een van de vele mogelijke toepassingen voor nanobuisjes die worden onderzocht, is de mogelijkheid van een nanobuisantenne. Een antenne is een object dat elektromagnetische golven kan oppakken en deze kan omzetten in elektrische signalen, of vice versa. De antenne is het meest cruciale onderdeel van elke draadloze transmissie of ontvangstapparaat - zonder één kan het niet functioneren.

We kunnen vooruitgang zien in de ontwikkeling van antennes door te kijken naar de geschatte grootte van de kleinste radio. In 1931, nabij het begin 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. In 2002 vond een experimentele stap voorwaarts plaats met de fabricage van radio-herontvangende "smart dust" -sensoren. Dit waren enkele millimeter breed. Vervolgens ontwikkelden de laatste stap, in 2007, de onderzoekers van Berkeley de koolstof nanobuisantenne en radio, slechts een micrometer lang en een paar tientallen nanometers breed.

Sinds koolstofnanobuisjes in de vroege jaren 90 voor het eerst grote aandacht kregen, hebben wetenschappers berekeningen gedaan over hoe ze zouden kunnen worden gebruikt voor een nanobuisantenne. Deze berekeningen werden werkelijkheid in de vroege jaren 2000, toen wetenschappers nanobuisantennes maaktenr nanotube arrays die kunnen dienen als een nanobuisantenne voor licht, magnetrons en radio. Door de afmetingen van de nanobuis- of nanobuisarrays te wijzigen, kunnen onderzoekers antennes maken die een breed scala aan elektromagnetische signalen oppakken of overbrengen.

Hoewel koolstofnanobuizen nog niet zijn geïntroduceerd als actieve elementen in elektronische apparaten, zou Nanotube -antennes in de nabije toekomst hun weg kunnen vinden naar mobiele telefoons en radio's. Hun extreem kleine grootte helpt samen met het miniaturisatieproces en hun inherente kracht maakt hen bestand tegen schokschade. Op de langere termijn kan nanobuisantennes nuttig zijn om signalen te geven aan gedistribueerde nanobots, misschien zelfs medische nanobots die door het menselijk lichaam zwerven.