Un fil quantique est un câble ou un fil, dont la fonction est souvent similaire à un fil de cuivre, mais fait de nanotubes d’un élément spécifique, généralement du carbone. Les fils quantiques sont généralement des conducteurs, mais peuvent également être fabriqués comme des isolants ou des semi-conducteurs. Ces fils sont idéaux pour les fonctions de câblage électrique et pour une utilisation sur les engins spatiaux car ils sont plus petits et plus légers que leurs homologues métalliques. Ils sont cependant chers à produire.
Les nanotubes sont des tubes microscopiques artificiels d’un diamètre de 1 nanomètre, qui mesure 1 milliardième de mètre. En comparaison, le diamètre d’un seul cheveu humain est mesuré en micromètres, qui sont 1,000 XNUMX fois plus grands qu’un nanomètre. Les nanotubes ne sont pas seulement utilisés pour créer des fils quantiques, mais sont également utilisés dans divers domaines scientifiques, y compris la recherche médicale.
Découverts en 1991, les nanotubes sont fabriqués lorsqu’un laser est tiré sur une substance pure, comme le carbone. À l’origine, il s’agissait d’un long processus avec de nombreux nanotubes potentiels rejetés parce qu’ils ne correspondaient pas aux exigences de taille, mais les chercheurs de l’Université Rice avaient mis au point un processus pour fabriquer des nanotubes de taille appropriée en 1996.
Les nanotubes doivent être liés ou torsadés ensemble en chaînes pour former des fils quantiques, qui ont une conductivité plus élevée que les fils de cuivre, le meilleur conducteur métallique de l’électricité. En théorie, un fil quantique pèse un sixième du poids d’un fil de cuivre et peut conduire l’électricité jusqu’à dix fois plus efficacement. Les fils quantiques métalliques peuvent être en nickel (Ni) ou en or (Au). Ces fils sont en grande partie encore expérimentaux, mais ont des utilisations en électronique et en optique.
Cependant, le type de fil quantique le plus excitant sur le plan scientifique est peut-être celui fabriqué à partir de nanotubes de carbone. En 2005, l’Université Rice menait des recherches approfondies sur la fabrication de fils quantiques à partir de nanotubes de carbone, grâce à une subvention de 11 millions de dollars américains (USD) de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis. Prévue pour être achevée en 2010, l’Université Rice a été chargée de créer un fil quantique suffisamment long pour être utilisé dans les engins spatiaux.
Étant donné que les fils sont plus légers et plus efficaces, la NASA et d’autres scientifiques pensent que les fils quantiques pourraient contribuer à permettre aux engins spatiaux de voyager plus loin dans l’espace, car chaque livre supplémentaire coûte plus de carburant à un engin spatial. Cependant, les scientifiques ont du mal à produire suffisamment de nanotubes pour fabriquer de longues longueurs de fil, car une forme de nanotube très spécifique, appelée «fauteuil», est nécessaire pour les tordre en fils. En 2005, seuls deux pour cent des nanotubes avaient la bonne forme d’utilisation. En 2010, cependant, les chercheurs de l’Université Rice avaient fait des progrès considérables dans la résolution du problème, mais des recherches supplémentaires étaient encore nécessaires.