En kvanttråd är en kabel eller en tråd, ofta liknande i funktion som koppartråd, men gjord av nanorör av ett specifikt element, vanligtvis kol. Kvanttrådar är vanligtvis ledare, men kan också göras som isolatorer eller halvledare. Dessa ledningar är idealiska för elektriska ledningsfunktioner och för användning på rymdfarkoster eftersom de är mindre och lättare än sina metallmotsvarigheter. De är dock dyra att tillverka.
Nanorör är konstgjorda mikroskopiska rör med en diameter på 1 nanometer, vilket mäter 1 miljarddels meter. Som jämförelse mäts diametern på ett enda människohår i mikrometer, som är 1,000 XNUMX gånger större än en nanometer. Nanorör används inte bara för att skapa kvanttråd, utan används inom en mängd olika vetenskapliga områden, inklusive medicinsk forskning.
Upptäcktes 1991, nanorör skapas när en laser skjuts mot ett rent ämne, såsom kol. Ursprungligen var detta en lång process med många potentiella nanorör kasserade eftersom de inte passade storlekskraven, men Rice University-forskare hade fulländat en process för att göra nanorör av lämplig storlek 1996.
Nanorör måste länkas eller tvinnas ihop i kedjor för att bilda kvanttrådar, som har högre ledningsförmåga än koppartrådar, den bästa metalliska ledaren av elektricitet. I teorin har en kvanttråd en sjättedel av vikten av en koppartråd och kan leda elektricitet upp till tio gånger mer effektivt. Metalliska kvanttrådar kan vara gjorda av nickel (Ni) eller guld (Au). Dessa ledningar är till stor del fortfarande experimentella, men har användningsområden inom elektronik och optik.
Den kanske mest vetenskapligt spännande typen av kvanttråd är dock de som är gjorda av kolnanorör. År 2005 utförde Rice University omfattande forskning om att tillverka kvanttråd från kolnanorör, med hjälp av ett anslag på 11 miljoner USD (USD) från USA:s National Aeronautics and Space Administration (NASA). Rice University beräknades vara färdigt 2010 och fick uppdraget att skapa kvanttråd som är tillräckligt lång för att användas i rymdfarkoster.
Eftersom ledningarna är lättare och mer effektiva, tror NASA och andra forskare att kvanttrådar kan vara avgörande för att tillåta rymdfarkoster att resa längre ut i rymden eftersom varje extra pund kostar en rymdfarkost mer bränsle. Forskare har dock problem med att producera tillräckligt med nanorör för att göra långa trådar, eftersom en mycket specifik nanorörsform, kallad ”fåtölj”, är nödvändig för att tvinna dem till trådar. 2005 hade bara två procent av nanorören rätt form för användning. Från och med 2010 hade dock forskare från Rice University gjort avsevärda framsteg för att lösa problemet, men mer forskning behövdes fortfarande.