Τι είναι ένα κβαντικό σύρμα;

Ένα κβαντικό καλώδιο είναι ένα καλώδιο ή ένα καλώδιο, συχνά παρόμοιο σε λειτουργία με σύρμα χαλκού, αλλά κατασκευάζεται με νανοσωλήνες ενός συγκεκριμένου στοιχείου, συνήθως άνθρακα.Τα κβαντικά καλώδια είναι συνήθως αγωγοί, αλλά μπορούν επίσης να γίνονται ως μονωτήρες ή ημιαγωγοί.Αυτά τα καλώδια είναι ιδανικά για λειτουργίες ηλεκτρικής καλωδίωσης και για χρήση σε διαστημικά σκάφη επειδή είναι μικρότερα και ελαφρύτερα από τα μεταλλικά αντίστοιχα.Είναι, ωστόσο, δαπανηρό για την παραγωγή. Οι νανοσωλήνες είναι ανθρωπογενείς μικροσκοπικοί σωλήνες με διάμετρο 1 νανομέτρου, ο οποίος μετρά 1 δισεκατομμύριο μετρητή.Σε σύγκριση, η διάμετρος μιας μόνο ανθρώπινης τρίχας μετράται σε μικρομέτρια, τα οποία είναι 1.000 φορές μεγαλύτερες από ένα νανομέμετρο.Οι νανοσωλήνες δεν χρησιμοποιούνται μόνο για τη δημιουργία κβαντικού καλωδίου, αλλά χρησιμοποιούνται σε διάφορα επιστημονικά πεδία, συμπεριλαμβανομένης της ιατρικής έρευνας.

Ανακαλύφθηκε το 1991, οι νανοσωλήνες γίνονται όταν ένα λέιζερ πυροβολείται σε μια καθαρή ουσία, όπως ο άνθρακας.Αρχικά, αυτή ήταν μια μακρά διαδικασία με πολλούς δυνητικούς νανοσωλήνες που απορρίφθηκαν επειδή δεν ταιριάζουν στις απαιτήσεις μεγέθους, αλλά οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Ράις είχαν τελειοποιήσει μια διαδικασία για την κατασκευή των νανοσωλήνων με καταλήμηση μέχρι το 1996.Τα καλώδια, τα οποία έχουν υψηλότερη αγωγιμότητα από τα καλώδια χαλκού, τον καλύτερο μεταλλικό αγωγό ηλεκτρικής ενέργειας.Θεωρητικά, ένα κβαντικό σύρμα έχει το ένα έκτο του βάρους ενός καλωδίου χαλκού και μπορεί να διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια έως και δέκα φορές πιο αποτελεσματικά.Τα μεταλλικά κβαντικά καλώδια μπορούν να κατασκευαστούν από νικέλιο (NI) ή χρυσό (AU).Αυτά τα καλώδια είναι σε μεγάλο βαθμό πειραματικά, αλλά έχουν χρήσεις σε ηλεκτρονικά και οπτικά.

Ενδεχομένως ο πιο επιστημονικά συναρπαστικός τύπος κβαντικού καλωδίου, ωστόσο, είναι αυτοί από νανοσωλήνες άνθρακα.Το 2005, το Πανεπιστήμιο Ράις διεξήγαγε εκτεταμένες έρευνες για την κατασκευή κβαντικών καλωδίων από νανοσωλήνες άνθρακα, χρησιμοποιώντας επιχορήγηση ύψους 11 εκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ (USD) από την Εθνική Αεροναυτική και Διοίκηση Διαστήματος των Ηνωμένων Πολιτειών (NASA).Παρουσιάστηκε να ολοκληρωθεί το 2010, το Πανεπιστήμιο Rice κατηγορήθηκε για το έργο της δημιουργίας κβαντικού καλωδίου αρκετά για να χρησιμοποιηθεί σε διαστημικά σκάφη.

Δεδομένου ότι τα καλώδια είναι ελαφρύτερα και πιο αποτελεσματικά, η NASA και άλλοι επιστήμονες, πιστεύουν ότι τα κβαντικά καλώδια θα μπορούσαν να συμβάλουν στην επιτρέποντας στα διαστημικά σκάφη να ταξιδεύουν μακρύτερα στο διάστημα, καθώς κάθε επιπλέον λίβρα κοστίζει ένα διαστημικό σκάφος περισσότερο καύσιμο.Οι επιστήμονες έχουν προβλήματα που παράγουν αρκετούς νανοσωλήνες για να κάνουν μεγάλα μήκη σύρματος, ωστόσο, δεδομένου ότι ένα πολύ συγκεκριμένο σχήμα νανοσωλήνων, που ονομάζεται καρέκλα βραχίονα, είναι απαραίτητο για να τα στρίψει σε καλώδια.Το 2005, μόνο το δύο τοις εκατό των νανοσωλήνων είχαν το σωστό σχήμα για χρήση.Από το 2010, ωστόσο, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Ράις είχαν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην επίλυση του προβλήματος, αλλά απαιτούνται περισσότερες έρευνες.