Wat is een Quantum Wire?

05/04/2010 by admin

Een quantumdraad een kabel of een draad, vaak dezelfde functie als koperdraad, maar gemaakt met nanobuisjes van een specifiek element, meestal koolstof. Quantum draden zijn meestal geleiders, maar kan ook worden gemaakt als isolatoren en halfgeleiders. Deze draden zijn geschikt voor elektrische bedrading functies en voor gebruik in ruimtevaartuigen omdat ze kleiner en lichter dan hun metalen tegenhangers. Ze zijn echter duur om te produceren.

Nanobuisjes kunstmatige microscopische buizen met een diameter van 1 nanometer, waarvan 1 miljardste meter meet. Ter vergelijking wordt de diameter van een mensenhaar gemeten in micrometers, die 1000 maal groter dan een nanometer. Nanobuizen worden niet alleen gebruikt om quantumdraad maken, maar die op diverse vakgebieden, zoals medisch onderzoek.

Ontdekt in 1991, zijn nanobuisjes gemaakt wanneer een laser wordt geschoten op een zuivere stof, zoals koolstof. Oorspronkelijk was dit een langdurig proces met veel potentiële nanobuisjes weggegooid omdat ze niet passen bij de eisen van de grootte, maar Rice University onderzoekers hadden een proces geperfectioneerd voor het maken van de juiste maat nanobuisjes in 1996.

Nanobuisjes moeten worden gekoppeld of in elkaar gedraaid in ketens te quantum draden, die een hogere geleidbaarheid dan koperen draden, de beste metalen geleider van elektriciteit vormen. In theorie, een quantum draad heeft een zesde van het gewicht van een koperdraad en kan elektriciteit tot efficiënter uitvoeren tienmaal. Metallic quantumdraden kan worden gemaakt van nikkel (Ni) of goud (Au). Deze draden zijn grotendeels nog experimenteel, maar hebben toepassingen in de elektronica en optica.

Wellicht de meest wetenschappelijk opwindende type quantumdraad zijn echter die uit koolstof nanobuisjes. In 2005, Rice University werd uitgebreid onderzoek in het maken van quantum draad van koolstof nanobuisjes, met behulp van een subsidie ​​van $ 11.000.000 $ (USD) van National Aeronautics and Space Administration van de Verenigde Staten (NASA). Gepland in 2010 worden afgerond, werd de Rice University belast met de taak van het creëren van quantum draad lang genoeg is om gebruikt te worden in ruimteschepen.

Omdat de draden zijn lichter en efficiënter, NASA en andere wetenschappers, geloven dat quantumdraden instrumentaal in het toestaan ​​van ruimtetuigen om verder in de ruimte te reizen, omdat elke extra kilo kost een ruimtevaartuig meer brandstof zou kunnen zijn. Wetenschappers hebben problemen produceren van voldoende nanobuizen grote lengtes draad maken, maar omdat een zeer specifieke nanobuis vorm, genaamd "fauteuil," dient te verdraaien tot draden. In 2005, slechts twee procent van de nanobuisjes had de juiste vorm voor gebruik. Vanaf 2010 echter, Rice University onderzoekers hadden aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het oplossen van het probleem, maar meer onderzoek is nog nodig.

  • Metallic quantumdraden zijn verkrijgbaar in nikkel of goud.