Gadżety

Technologie: pompa elektronowa steruje prądem z dokładnością do pojedynczego elektronu

Karol Żebruń | Redaktor serwisu benchmark.pl
9 komentarzy Dyskutuj z nami

Nowa definicja natężenia prądu?

Reklamując najwyższej jakości komponenty komputerowe producenci chwalą się podzespołami, które bardzo dokładnie regulują podawany prąd. Ich precyzja niknie jednak w obliczu pomp elektronowych, które potrafią sterować przepływem pojedynczych elektronów. Najnowsze osiągnięcie w tej dziedzinie stwarza szanse dla przedefiniowania na nowo pojęcia ampera - jednostki natężenia prądu.

Prace nad tak zwanymi pompami elektronowymi prowadzone są już od wielu lat, ale dopiero ostatnio udało się osiągnąć bardzo dużą precyzję i szybkość procesu generowania prądu na poziomie kwantowym

Skonstruowane przez inżynierów z Narodowego Laboratorium Fizyki (NPL) w Wielkiej Brytanii nanourządzenie wprowadza do obwodu pojedyncze elektrony z prędkością miliarda na sekundę. To 300 razy lepszy wynik niż dotychczasowy rekord osiągnięty aż 16 lat temu przez amerykański NIST. Daje to co prawda niewielki prąd, maksymalnie 150 pA, ale za to bardzo precyzyjnie określony. Błąd jest mniejszy niż jedna milionowa (1 p.p.m.), a dopasowanie do teoretycznych krzywych sugeruje, że jest nawet tak mały jak 0,1 p.p.m.

Pompa elektronowa widok pułapka obraz mikroskop skaningowy
Widok pułapki, w która służy do uchwycenia pojedynczych elektronów.

Pompa wykorzystuje kwantową kropkę (o wymiarach mniejszych niż 0,0001 mm), która stanowi pułapkę dla elektronów, a jej działanie jest sterowane zmieniającym się w ściśle określony sposób napięciem.

Do kropki wstrzykiwane są elektrony, a następnie doprowadzana jest ona do stanu gdy znajduje się w niej tylko jeden elektron. Następnie ten elektron jest wprowadzony do kanały wyjściowego, a cała procedura powtarzana.

Odbywa się to jak wspomnieliśmy z bardzo duża prędkością. Wartość generowanego prądu można bardzo łatwo określić, gdyż znając tempo w jakim zachodzą zmiany napięcia sterującego wiemy jaki ładunek jest generowany przez pompę.

Wyładowanie atmosferyczne błyskawica
Prąd podczas wyładowania atmosferycznego może być nawet biliard razy większy niż ten generowany przez pompę elektronową. (foto:gumayunov/Flickr)

Dokładność omawianej pompy elektronowej jest na tyle duża, że naukowcy spodziewają się, że może ona posłużyć do zdefiniowania na nowo pojęcia ampera, która nie będzie bazowała na pomiarach sił wywoływanych przez płynący prąd, a na dokładnym określeniu wartości płynącego ładunku.
 

Więcej o technologiach operujących w nanoskali:

Źródło: NPL

Komentarze

9
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    maker
    6
    "Ich precyzja niknie jednak w obliczu bardzo pomp elektronowych" zdecydowanie cos z tym zdaniem nie tak :>
  • avatar
    kokosnh
    3
    Już widzę takie liczniki elektryczne w mieszkaniach, dostawcy energii elektrycznej będą mi mierzyć zużycie co do elektronu... :/
  • avatar
    Quatron
    1
    Takie urządzenia przydadzą się tylko naukowcom przy różnych badaniach w, których potrzebna jest wyjątkowa precyzja. W domach MOŻE będziemy mieć to za ~30-40~lat.

    A tak poza tym zauważyłem 2 błędy:
    [..]wprowadzony do "kanały"[..]-powinno być kanału
    [..]bardzo duża prędkością.[..]-i tu, dużą

  • avatar
    marcin1ja1
    1
    Artykuł napisany tragicznie pełno błędów zarówno językowych jak i merytorycznych. Jeżeli coś ma wartość 0,0001 mm to warto to już zapisać w innych jednostkach. Pomiar wartości prądu 160 pA nie jest żadnym rekordem i prąd mierzony za pomocą kropek kwantowych jest dużo większy niż biliard razy od prądu wyładowania atmosferycznego. Jednym słowem tragedia.
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    Do nanoelektroniki jak znalazł.ale w komputerach można się tego spodziewać dopiero za 15-25Lat.
  • avatar
    Konto usunięte
    -1
    zenada