Hva er en Quantum Wire?

October 17  by Eliza

En quantum ledningen er en kabel eller en ledning, ofte lik i funksjon til kobbertråd, men laget med nanorør av et bestemt element, vanligvis karbon. Quantum ledninger er vanligvis ledere, men kan også være laget som isolatorer eller halvledere. Disse ledningene er ideelle for elektriske ledninger funksjoner og for bruk på romskip fordi de er mindre og lettere enn sine metall kolleger. De er imidlertid kostbare å produsere.

Nanorør er menneskeskapte mikroskopiske rør med en diameter på en nanometer, som måler en milliarddel av en meter. Til sammenligning, er diameteren til en enkelt menneskelig hår måles i mikrometer, som er 1.000 ganger større enn en nanometer. Nanorør er ikke bare brukes til å lage kvante wire, men blir brukt i en rekke fagområder, inkludert medisinsk forskning.

Oppdaget i 1991, er nanorør foretas når en laser er skutt på et rent stoff, slik som karbon. Opprinnelig var dette en lang prosess med mange potensielle nanorør forkastet fordi de ikke passer kravene størrelse, men Rice University forskere hadde perfeksjonert en prosess for å lage riktig størrelse nanorør av 1996.

Nanorør må knyttes eller tvunnet sammen i kjeder for å danne quantum ledninger, som har en høyere ledningsevne enn kobbertråder, den beste metallisk leder av elektrisitet. I teorien har en kvante ledning en sjettedel av vekten av en kobbertråd og kan lede strøm opp til ti ganger mer effektivt. Metalliske quantum ledninger kan være laget av nikkel (Ni) eller gull (Au). Disse ledningene er i stor grad fortsatt eksperimentell, men har anvendelser innen elektronikk og optikk.

Muligens den mest vitenskapelig spennende type quantum wire, derimot, er de laget av karbon nanorør. I 2005 ble Rice University gjennomføre omfattende forskning til å gjøre quantum ledning fra karbon nanorør, ved hjelp av et stipend på $ 11 millioner amerikanske dollar (USD) fra USAs National Aeronautics and Space Administration (NASA). Planlagt å stå ferdig i 2010, ble Rice University belastet med oppgaven med å lage quantum ledning lenge nok til å bli brukt i romskip.

Siden ledningene er lettere og mer effektiv, NASA og andre forskere mener at Quantum ledninger kan være instrumental i å la romskip for å reise lenger ut i verdensrommet siden hver ekstra pund koster et romfartøy mer drivstoff. Forskere har problemer produserer nok nanorør for å gjøre lange lengder med wire, men siden en veldig spesifikk nanorør form, kalt "arm stol," er nødvendig å vri dem inn i ledninger. I 2005 hadde bare to prosent av nanorør riktig form for bruk. Som i 2010, men Rice University forskere hadde gjort betydelig fremgang i å løse problemet, men mer forskning var fortsatt behov.

  • Metalliske quantum ledninger er tilgjengelig i enten nikkel eller gull.