Co je to kvantový drát?

Kvantový vodič je kabel nebo drát, často podobný funkci měděného drátu, ale vyrobený z nanotrubic konkrétního prvku, obvykle uhlíku.Kvantové dráty jsou obvykle vodiče, ale mohou být také vyrobeny jako izolátory nebo polovodiče.Tyto dráty jsou ideální pro funkce elektrického zapojení a pro použití na kosmických lodích, protože jsou menší a lehčí než jejich kovové protějšky.Vyrábět jsou však nákladné.

Nanotrubice jsou umělé mikroskopické zkumavky s průměrem 1 nanometru, který měří 1 miliardu metru.Pro srovnání, průměr jednoho lidského vlasů se měří v mikrometrech, které jsou 1 000krát větší než nanometr.Nanotrubice se používají nejen k vytváření kvantového drátu, ale používají se v různých vědeckých oborech, včetně lékařského výzkumu.

Objevené v roce 1991 se nanotrubice vyrábí, když je laser zastřelen na čistou látku, jako je uhlík.Původně to byl zdlouhavý proces s mnoha potenciálními nanotrubicemi vyřazenými, protože se nevyhovovaly požadavkům na velikost, ale vědci z Rice University zdokonalili proces pro výrobu přiměřeně velkých nanotrubic do roku 1996.

Nanotrubice musí být propojeny nebo krouceny dohromady v řetězcích, aby vytvořily kvantumdráty, které mají vyšší vodivost než měděné dráty, nejlepší kovový vodič elektřiny.Teoreticky má kvantový drát jednu šestinu hmotnosti měděného drátu a může elektřinu provádět až desetkrát efektivněji.Kovové kvantové dráty mohou být vyrobeny z niklu (ni) nebo zlata (AU).Tyto dráty jsou do značné míry stále experimentální, ale mají použití v elektronice a optice.

Možná nejvíce vědecky vzrušující typ kvantového drátu jsou však ty z uhlíkových nanotrubic.V roce 2005 Rice University prováděla rozsáhlý výzkum výroby kvantového drátu z uhlíkových nanotrubic za použití grantu 11 milionů USD amerických dolarů (USD) z Národní letecké správy Spojených států (NASA).Rice University byla naplánována na dokončení v roce 2010 a byla obviněna z úkolu vytvořit kvantový drát dostatečně dlouho na to, aby byl použit v kosmických lodích.

Vzhledem k tomu, že dráty jsou lehčí a efektivnější, NASA a další vědci se domnívají, že kvantové dráty by mohly být nápomocné při umožnění kosmických lodí dál do vesmíru, protože každá extra libra stojí kosmickou loď více paliva.Vědci mají problémy s výrobou dostatečného množství nanotrubic, aby se vytvořily dlouhé délky drátu, protože k jejich kroucení do vodičů je nutný velmi specifický tvar nanotrubiny, nazývaný křeslo ARM.V roce 2005 měly pouze dvě procenta nanotrubic správný tvar pro použití.Od roku 2010 však vědci z Rice University při řešení problému dosáhli značného pokroku, ale stále byl zapotřebí více výzkumu.