Wat is een kwantumdraad?

Een kwantumdraad is een kabel of een draad, vaak vergelijkbaar in functie als koperdraad, maar gemaakt met nanobuisjes van een specifiek element, meestal koolstof.Kwantumdraden zijn meestal geleiders, maar kunnen ook worden gemaakt als isolatoren of halfgeleiders.Deze draden zijn ideaal voor elektrische bedradingsfuncties en voor gebruik op ruimtevaartuigen omdat ze kleiner en lichter zijn dan hun metalen tegenhangers.Ze zijn echter duur om te produceren.

Nanobuisjes zijn door de mens gemaakte microscopische buizen met een diameter van 1 nanometer, die 1 miljardste van een meter meet.Ter vergelijking: de diameter van een enkel menselijk haar wordt gemeten in micrometers, die 1000 keer groter zijn dan een nanometer.Nanobuisjes worden niet alleen gebruikt om kwantumdraad te creëren, maar worden ook gebruikt in verschillende wetenschappelijke velden, waaronder medisch onderzoek.

Ontdekt in 1991 worden nanobuisjes gemaakt wanneer een laser wordt neergeschoten op een pure stof, zoals koolstof.Draden, die een hogere geleidbaarheid hebben dan koperen draden, de beste metaalgeleider van elektriciteit.In theorie heeft een kwantumdraad een zesde van het gewicht van een koperdraad en kan het tot tien keer efficiënter elektriciteit leiden.Metallic kwantumdraden kunnen worden gemaakt van nikkel (Ni) of goud (AU).Deze draden zijn grotendeels nog steeds experimenteel, maar hebben gebruik in elektronica en optica.

Misschien wel het meest wetenschappelijk opwindende type kwantumdraad zijn echter die zijn gemaakt van koolstofnanobuisjes.In 2005 deed Rice University uitgebreid onderzoek naar het maken van kwantumdraad van koolstofnanobuisjes, met behulp van een subsidie van $ 11 miljoen US dollar (USD) van de United States National Aeronautics and Space Administration (NASA).Rice University werd gepland om te worden voltooid en werd belast met de taak om lang genoeg kwantumdraad te maken om in ruimtevaartuigen te worden gebruikt.

Aangezien de draden lichter en efficiënter zijn, geloven NASA en andere wetenschappers dat kwantumdraden een belangrijke rol kunnen hebben om ruimtevaartuigen toe te staan om verder in de ruimte te reizen, omdat elk extra pond een ruimtevaartuig meer brandstof kost.Wetenschappers hebben problemen met het produceren van voldoende nanobuisjes om lange lengtes te maken, omdat een zeer specifieke nanobuisvorm, armstoel genaamd, nodig is om ze in draden te draaien.In 2005 had slechts twee procent van de nanobuisjes de juiste vorm voor gebruik.Vanaf 2010 hadden onderzoekers van Rice University echter aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het oplossen van het probleem, maar er was nog meer onderzoek nodig.