Grafen kan ge ny definition av ampere

2013-05-14 09:55  
En elektronpump av grafen arbetar tio gånger snabbare än liknande pumpar av konventionella tredimensionella material. TIllräckligt snabbt för att kunna definiera SI-enheten 1 ampere, enligt brittiska forskare. Bild: Malcolm Connolly, NPL/Cambridge

En elektronpump av grafen kan ge en ny definition av SI-enheten ampere. Det hävdar brittiska forskare.

Enheten ampere är en av SI-systemets sju grundheter, som i den bästa av världar ska vara stabila över tid och kunna återskapas över hela världen. Men den nuvarande ampere-definitionen håller inte riktigt måttet, och flera alternativa definitioner har presenterats.

Nu föreslår forskare vid brittiska NPL, National Physical Laboratory och universitetet i Cambridge en ny kandidat. Forskargruppen har utvecklat en så kallad SEP (single-electron pump) som får elektroner att hoppa till en kvantprick och sedan flöda vidare en i taget i väldefinierad takt.

Liknande elektronpumpar av aluminium finns sedan tidigare, men de släpper ifrån sig elektronerna alldeles för långsamt. Den brittiska forskargruppen har i stället skapat sin elektronpump av det nobelprisade materialet grafen. Det tvådimensionella materialets unika halvmetalliska egenskaper ger ett betydligt snabbare elektronflöde, nära gigahertz-frekvens. Därmed blir den elektriska strömmen tillräckligt stor för att pumpen ska bli användbar för att definiera enheten ampere, enligt forskarna.

Målet är att en ny definition ska göra det snabbare och billigare att kalibrera instrument som mäter ström. Den nuvarande definitionen av 1 ampere (A) anges som storleken av den konstanta elektriska ström som, då den genomflyter två parallella, raka ledare med oändlig längd och försumbart, cirkulärt tvärsnitt och en meters avstånd från varandra i tomrum, åstadkommer en kraft mellan dessa ledare på 2×10-7 newton per meter ledare. De övriga grundenheterna i SI-systemet är meter, kilogram, sekund, kelvin, candela och mol.

Grafen

Grafen består av kolatomer ihopbundna i ett plant nät - som ett hönsnät fast bara en atom tjockt.

Materialet är extremt starkt, töjbart, genomskinligt, lätt och har mycket god förmåga att leda elektriskt ström.

Den första flagan grafen skapades år 2004 av forskarna Andre Geim och Konstantin Novoselov vid universitetet i Manchester i Storbritannien. År 2010 belönades de med Nobelpriset.

Charlotta von Schultz

Mer om: Forskning Grafen

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer