Hva er en kvantetråd?
En kvantetråd er en kabel eller en ledning, ofte i funksjon som kobbertråd, men laget med nanorør av et spesifikt element, vanligvis karbon. Kvante ledninger er vanligvis ledere, men kan også lages som isolatorer eller halvledere. Disse ledningene er ideelle for elektriske ledningsfunksjoner og for bruk på romskip fordi de er mindre og lettere enn metallpartiene. De er imidlertid dyre å produsere.
Nanorør er menneskeskapte mikroskopiske rør med en diameter på 1 nanometer, som måler 1 milliarddel meter. Til sammenligning måles diameteren på et enkelt menneskehår i mikrometer, som er 1000 ganger større enn et nanometer. Nanorør brukes ikke bare til å lage kvantetråd, men brukes i en rekke vitenskapelige felt, inkludert medisinsk forskning.
Nanorør ble oppdaget i 1991 og lages når en laser skytes mot et rent stoff, for eksempel karbon. Opprinnelig var dette en langvarig prosess med mange potensielle nanorør som ble kastet fordi de ikke passet størrelseskravene, men forskere fra Rice University hadde perfeksjonert en prosess for å lage nanorør i passende størrelse innen 1996.
Nanorør må kobles sammen eller vri seg sammen i kjeder for å danne kvantetråder, som har høyere ledningsevne enn kobberledninger, den beste metalliske lederen for elektrisitet. I teorien har en kvantetråd en sjettedel av vekten av en kobbertråd og kan lede strøm opptil ti ganger mer effektivt. Metalliske kvantetråder kan være laget av nikkel (Ni) eller gull (Au). Disse ledningene er stort sett fortsatt eksperimentelle, men har bruk innen elektronikk og optikk.
Den kanskje mest vitenskapelig spennende typen kvantetråd er imidlertid laget av karbon-nanorør. I 2005 forsket Rice University på omfattende forskning på å lage kvantetråd fra karbon nanorør, ved å bruke et tilskudd på 11 millioner amerikanske dollar (USD) fra USAs National Aeronautics and Space Administration (NASA). Planlagt å være ferdig i 2010, ble Rice University tiltalt for oppgaven med å lage kvantetråd lang nok til å brukes i romfartøy.
Siden ledningene er lettere og mer effektive, tror NASA og andre forskere at kvantetråder kan være et viktig bidrag til å la romfartøyer reise lenger ut i verdensrommet, siden hvert ekstra kilo koster et romskip mer drivstoff. Forskere har problemer med å produsere nok nanorør til å lage lange ledninger, men en veldig spesifikk nanorørform, kalt "armstol", er nødvendig for å vri dem til ledninger. I 2005 hadde bare to prosent av nanorørene riktig form for bruk. Fra 2010 hadde forskere fra Rice University imidlertid gjort betydelig fremgang med å løse problemet, men det var fortsatt behov for mer forskning.