About / Advertise
Forskningsinstitutet Rise har tillsammans med Chalmers tagit fram extremt noggranna resistansstandarder baserade på grafen. Resultaten har publicerats i Nature Communications.
Alla basenheter i det internationella måttenhetssystemet SI är sedan 2019 kopplade till fysikaliska naturkonstanter via bland annat kvantmekaniska fenomen. För att realisera enheten för resistans, ohm (Ω), används sedan länge den kvantiserade Halleffekten. Detta fenomen i kombination med nanomaterialet grafen ger en väldigt exakt realisering av resistans.
– Problemet med dagens realisering är att den praktiskt bara kan ske vid en resistansnivå runt 12,9 kΩ. För att ta fram en mätnormal på 100 Ω krävs extra kalibreringssteg, vilket ökar mätosäkerheten, säger Hans He på Rise i ett pressmeddelande.
Forskningen som presenteras i Nature Communications visar att det är praktiskt möjligt att ta fram realiseringar på i princip vilken resistansnivå som helst genom att koppla ihop hundratals komponenter tillverkade i grafen till så kallade grafen-arrayer.
– Genom att koppla ihop många komponenter kan vi uppnå exakt den resistansnivå vi vill. Förutom att vi minskar antalet kalibreringssteg är en annan stor fördel att grafen-arrayerna klarar högre strömmar vilket gör dem mer flexibla och användbara, säger Hans He.
De nya grafen-arrayerna har potential att förbättra realiseringarna av tre viktiga enheter inom det internationella måttenhetssystemet SI: ohm, ampere och kilogram. Den stora utmaningen ligger i tillverkningen. Även om principen varit känd länge har komplexiteten gjort det svårt att skapa arrayer med tillräcklig noggrannhet.
– Det kräver ett högkvalitativt grafenmaterial och perfekt kontroll över tillverkningsprocesserna. De teknologiska framsteg vi nu gjort gör det möjligt att skapa dessa noggranna arrayer som är lämpade för fortsatt utveckling av SI-enheterna, säger Hans He.
