14:56 2024-04-15 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Un rezistor Hall cuantic echilibrat oferă o nouă metodă de măsurare

_ O sală cuantică echilibrată rezistența oferă o nouă metodă de măsurare

Cercetătorii de la Universitatea din Würzburg au dezvoltat o metodă care poate îmbunătăți performanța standardelor de rezistență cuantică. Se bazează pe un fenomen cuantic numit efect Hall anomal cuantic.

Măsurarea precisă a rezistenței electrice este esențială în producția industrială sau electronică, de exemplu, în fabricarea de senzori de înaltă tehnologie, microcipuri și comenzi de zbor. „Măsurătorile foarte precise sunt esențiale aici, deoarece chiar și cele mai mici abateri pot afecta semnificativ aceste sisteme complexe”, explică profesorul Charles Gould, fizician la Institutul pentru Izolatori Topologici de la Universitatea din Würzburg (JMU).

„Cu noua noastră metodă de măsurare, putem îmbunătăți în mod semnificativ acuratețea măsurătorilor de rezistență, fără niciun câmp magnetic extern, folosind efectul Hall anomal cuantic (QAHE).”

Cercetarea este publicată în revista Nature Electronics .

Mulți oameni își pot aminti efectul Hall clasic din lecțiile de fizică: atunci când un curent trece printr-un conductor și este expus unui câmp magnetic, se creează o tensiune - așa-numita tensiune Hall. Rezistența Hall, obținută prin împărțirea acestei tensiuni la curent, crește pe măsură ce intensitatea câmpului magnetic crește.

În straturi subțiri și la câmpuri magnetice suficient de mari, această rezistență începe să dezvolte trepte discrete cu valori de exact h/ ne2, unde h este constanta lui Planck, e este sarcina elementară și n este un număr întreg. Acesta este cunoscut sub numele de efectul Hall cuantic deoarece rezistența depinde doar de constantele fundamentale ale naturii (h și e), ceea ce îl face un rezistor standard ideal.

Caracteristica specială a QAHE este că permite efectul Hall cuantic să existe la câmp magnetic zero. „Funcționarea în absența oricărui câmp magnetic extern nu numai că simplifică experimentul, dar oferă și un avantaj atunci când vine vorba de determinarea unei alte mărimi fizice: kilogramul. Pentru a defini un kilogram, trebuie măsurată rezistența electrică și tensiunea la în același timp”, spune Gould, „dar măsurarea tensiunii funcționează numai fără un câmp magnetic, deci QAHE este ideal pentru asta.”

Până acum, QAHE a fost măsurat doar la curenți care sunt mult prea mici. pentru uz metrologic practic. Motivul pentru aceasta este un câmp electric care perturbă QAHE la curenți mai mari. Fizicienii de la Würzburg au dezvoltat acum o soluție la această problemă.

„Neutralizăm câmpul electric folosind doi curenți separati într-o geometrie pe care o numim un dispozitiv Corbino cu mai multe terminale”, explică Gould. „Cu acest nou truc, rezistența rămâne cuantificată la h/e2 până la curenți mai mari, făcând standardul de rezistență bazat pe QAHE mai robust.”

În studiul lor de fezabilitate, cercetătorii au reușit să arate că noua metodă de măsurare funcționează la nivelul de precizie oferit de tehnicile de bază DC.

Următorul lor scop este testarea fezabilității acestei metode folosind instrumente metrologice mai precise. În acest scop, grupul de la Würzburg lucrează îndeaproape cu Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Institutul Național German de Metrologie, PTB), care este specializat în acest tip de măsurători metrologice ultra-precise.

Gould notează, de asemenea, „Acest lucru. Metoda nu se limitează la QAHE Având în vedere că efectul Hall cuantic convențional se confruntă cu limitări similare determinate de câmpul electric la curenți suficient de mari, această metodă poate îmbunătăți, de asemenea, standardele metrologice de ultimă generație, pentru aplicații în care curenți și mai mari sunt utili." /p>

(Fluierul)

Inapoi