Kohlenstoffnanoröhrchen sind winzige zylindrische Kohlenstoffröhrchen, deren Struktur einem winzigen Stück Graphit (monomolekulare Kohlenstoffschicht) gleicht, das horizontal auf sich selbst eingerollt und nahtlos versiegelt ist. Nanoröhren sind in ihren Volumeneigenschaften viel stärker als Graphit und können 100-mal stärker als Stahl und zehnmal leichter sein. Die chemischen Bindungen zwischen Atomen in einer Nanoröhre ähneln den Bindungen in Graphit, die in der Natur am stärksten sind. Sie haben eine Vielzahl interessanter Eigenschaften – ausgezeichnete Elektronentransporter, effiziente Wärmeleiter und außergewöhnliche Festigkeit und Flexibilität.
Eine von vielen möglichen Anwendungen für Nanoröhren, die erforscht werden, ist die Möglichkeit einer Nanoröhren-Antenne. Eine Antenne ist ein Objekt, das elektromagnetische Wellen aufnehmen und in elektrische Signale umwandeln kann oder umgekehrt. Die Antenne ist der wichtigste Teil jedes drahtlosen Sende- oder Empfangsgeräts – ohne sie kann sie nicht funktionieren.
Wir können Fortschritte bei der Entwicklung von Antennen erkennen, wenn wir uns die ungefähre Größe des kleinsten Radios ansehen. Im Jahr 1931, kurz vor dem Beginn des Radiozeitalters, benutzten die Menschen Vakuumröhrenradios. Diese passen auf einen Schreibtisch oder Tisch. Im Jahr 1954 begannen die Menschen, Transistorradios zu verwenden, die in der Hand gehalten werden konnten. Viele Jahrzehnte lang war dies ungefähr so klein wie Radios. Im Jahr 2002 erfolgte ein experimenteller Fortschritt mit der Herstellung von funkempfangenden „intelligenten Staub“-Sensoren. Diese waren einige Millimeter breit. Dann, im letzten Schritt, im Jahr 2007, entwickelten Berkeley-Forscher die Carbon-Nanotube-Antenne und das Radio, nur einen Mikrometer lang und einige Dutzend Nanometer breit.
Seit Kohlenstoffnanoröhren in den frühen 90er Jahren erstmals große Aufmerksamkeit erhielten, haben Wissenschaftler Berechnungen angestellt, wie sie für eine Nanoröhrenantenne verwendet werden könnten. Diese Berechnungen wurden Anfang der 2000er Jahre Realität, als Wissenschaftler Nanoröhren-Antennen oder Nanoröhren-Arrays herstellten, die als Nanoröhren-Antenne für Licht, Mikrowellen und Radio dienen könnten. Durch Ändern der Abmessungen der Nanoröhren oder Nanoröhren-Arrays können Forscher Antennen herstellen, die eine Vielzahl von elektromagnetischen Signalen aufnehmen oder übertragen.
Obwohl Kohlenstoffnanoröhren noch nicht als aktive Elemente in elektronischen Geräten eingeführt wurden, könnten Nanoröhren-Antennen in naher Zukunft ihren Weg in Mobiltelefone und Radios finden. Ihre extrem kleine Größe unterstützt den Miniaturisierungsprozess und ihre Eigenfestigkeit macht sie widerstandsfähig gegen Stoßschäden. Längerfristig könnten Nanoröhren-Antennen nützlich sein, um verteilten Nanobots, vielleicht sogar medizinischen Nanobots, die den menschlichen Körper durchstreifen, Signale zu geben.