Графен поможет заново определить единицу силы тока

Графен поможет заново определить единицу силы тока

Британские физики разработали первый одноэлектронный насос на основе квантовой точки, выполненной из графена. Установка, собранная группой ученых из Национальной физической лаборатории (NPL) и Кембриджского университета, описана в статье в Nature Nanotechnology. Обзор публикации приводит Phys.org.

Одноэлектронный насос — микроэлектронное устройство, которое за один цикл своей работы подает на выход ровно один электрон. Скорость работы нового прибора составляет миллиард циклов в секунду. Это в тысячу раз превосходит показатели электронных насосов на базе алюминиевых проводников. Графеновое устройство обладает достаточной производительностью, чтобы определять эталонную величину силы тока в зависимости от заряда электрона. Использование в качестве квантовой точки — полупроводника малой длины, обладающего квантовыми свойствами, — однослойного двумерного углерода (графена) впервые позволило создать стабильный одноэлектронный насос. Предложенные ранее насосы на базе полупроводниковых материалов обладали слишком большой теоретической погрешностью для измерения стандарта силы электрического тока.

Задача переопределения четырех основных единиц системы СИ — ампера, моля, кельвина и килограмма — через фундаментальные константы была поставлена на Генеральной конференции по мерам и весам осенью 2011 года. В настоящее время сила тока определяется через взаимодействие между бесконечно длинными проводниками в вакууме.

Эталонный ампер было предложено вычислять относительно элементарного электрического заряда (электрона), который является постоянным и равен 1,60217653 x 10-19 кулона. Под воздействием силы тока в один ампер через сечение проводника должен за одну секунду пройти заряд равный одному кулону.

Впервые о возможном использовании графена для уточнения физических величин, применяя квантовый эффект Холла, стало известно в 2011 году. Это произошло через год после того, как выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию за открытие нового материала, который они впервые получили в лабораторных условиях в 2004 году. 

Источник: it.tut.by

Похожие новости:
Плесень из биокомпьютеров оказалась живым мемристором
Британские ученые обнаружили, что одноклеточные слизевики Physarum polycephalum обладают свойствами мемристоров, то есть меняют свое электрическое сопротивление в ответ на пропускание через них тока. Описание исследования выложено в архив Корнельского университета, также о нем пишет New Scientist. В ходе исследования ..
2013-06-18 1406 0 Научные открытия
0
Физики создали транзистор на основе атомного спина
В журнале Nature появилось сообщение, что ученые Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) впервые смогли использовать спин единичного атома в качестве основы транзистора. Ученые проводили опыты по изучению спинового эффекта Холла. Эффект, ..
2013-06-8 1855 0 Научные открытия
0
Физики впервые засняли электрический ток в графене
Ученые из Мельбурнского университета впервые засняли движение электронов в графене. Понимание поведения токов в сверхтонких материалах поможет в разработке эффективных устройств на их основе. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.Электронные устройства следующего поколения, разрабатываемые на основе графена и других сверхтонких ..
2017-04-30 18033 0 Научные открытия
0
Ученые нашли самый прочный в мире материал
Ученые из Гельмгольца (Берлин, Германия) (HZB) обнаружили, что графен сохраняет свои замечательные электропроводящие свойства даже когда он находится в тесном контакте с такими материалами, как стекло и кремний. Это может стать ключевым открытием для разработки более эффективных тонкопленочных солнечных ..
2013-10-12 2260 0 Научные открытия
0
Физики узнали причину главного недостатка графена
Группе физиков под руководством Кирилла Болотина из Университета Вандербильда удалось установить причину низкой электронной мобильности в графене. Кроме этого они смогли увеличить этот показатель в три раза. Результаты их работыпубликует журнал Nature Communications. Исследователи помещали слой графена на специальную подложку с позолоченными ..
2012-03-14 1576 0 Научные открытия
0
Ученые получили трехмерную модель конуса из графена.
  В 2004 году впервые был получен такой материал как графен, представляющий собой двумерную аллотропную модификацию углерода, образованную слоем атомов углерода толщиной в один атом. В 2010 году двое физиков: А.К. Гейм и К.С. Новоселов, получили ..
2015-07-12 6179 0 Научные открытия
0
Российские физики открыли способ создания сверхтонких алмазов
Если углерод в виде нескольких слоев графена обработать водородом, он способен превращаться в диаман — сверхтонкую алмазную пленку. Открытие, которые совершила российско-американская группа физиков под руководством Павла Сорокина из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов, опубликовано ..
2014-02-07 1609 0 Научные открытия
0
Ученые укрепят магнитный щит Земли
В Лос-Аламосской национальной лаборатории на суперкомпьютере Cray XT5 Jaguar проводят самое масштабное в истории науки моделирование столкновения солнечной плазмы с магнитосферой Земли. Мощная турбулентность, вызванная ударом магнитной плазмы, может нанести огромный ущерб мировой экономике и привести к гибели ..
2012-02-19 2338 0 Научные открытия
0
Графеновые полоски оказались раем для «баллистических» электронов
Международная группа исследователей обнаружила, что полоски графена проводят электрический особым образом. Сами исследователи назвали такой режим токопроводности «баллистическим». Статья ученых появилась в журнале Nature. Объектом исследования выступали полоски графена шириной 40 нанометра, выращенные на карбиде ..
2014-02-06 1364 0 Научные открытия
0
Ученые обнаружили новые способности нанокристаллов
Исследователи из Калифорнийского Университета в Беркли обнаружили, что нанокристаллы могут проходить сквозь нанотрубки за счет электрического заряда, без плавления или сжатия, даже если эти трубки меньше в диаметре, чем нанокристаллы. В своей статье, опубликованной в журнале «Physical Review Letters», они описали эксперимент, ..
2013-05-6 1177 0 Научные открытия
0
Физики управляли квантовой симметрией двухслойного графена
Ученые из США, Канады и Японии наблюдали дробный квантовый эффект Холла в двухслойном графене и показали возможность управления свойствами такого материала действием электрического поля. Свое исследование авторы опубликовали в статье в журнале Science. Физикам удалось при помощи электрического ..
2014-07-04 1525 0 Научные открытия
0
БАК поможет найти ученым новую форму материи
Большой адронный коллайдер (БАК, Large Hadron Collider - LHC) уже сыграл важную роль в открытии так называемой Божественной частицы, и теперь самый большой в мире коллайдер частиц, возможно, поможет ученым обнаружить новую форму материи, известную как тетракварк. Согласно ..
2014-04-14 2045 0 Научные открытия
0
Графен помог покрыть металлы и алмазы нанотрубками
Группе американских исследователей удалось найти способ выращивания углеродных нанотрубок на листе графена. Их открытие позволяет покрывать плотным лесом из вертикально ориентированных нанотрубок материалы, которые ранее не допускали подобную операцию. Подробное описание методики приводится на страницах ..
2013-05-30 1726 0 Научные открытия
0
Ученые провели опыты над фотонами света
До недавнего времени рекордное количество запутанных квантовых измерений фотонов равнялось 11, но группе учёных из Institute for Quantum Optics and Quantum Information под руководством Антона Зеилингера и Марио Крена удалось увеличить данный рекорд почти в 10 раз. Их работа поможет в обеспечении ..
2014-04-07 2072 0 Научные открытия
-3
Ученые изучают магнитные свойства графена
Уже прошло около трех лет с момента открытия графена - нового материала, способного изменить мир благодаря своей беспрецедентной прочности, гибкости и проводимости. Сейчас ученые начали исследовать наличие магнетизма у материала, которое может революционизировать свое применение в ряде ..
2014-01-06 1988 0 Научные открытия
0