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Joint Research Project „Quantum ampere: Realisation of the new SI ampere“ gestartet

13.11.2012

Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, die aussichtsreichsten Kandidaten für Einzelelektronentransport-Stromquellen dahingehend weiterzuentwickeln, dass deren praktische Anwendung als zukünftiges primäres Stromnormal möglich wird. Einzelelektronen-Stromquellen erlauben schon heute die Erzeugung von elektrischen Strömen durch kontrollierten, getakteten Transport von einzelnen Ladungsquanten in nanostrukturierten elektronischen Schaltungen; bislang allerdings limitieren die geringen erzielbaren Stromstärken beziehungsweise die noch unzureichende Präzision deren metrologische Anwendung.

Im Fokus der Projektarbeiten stehen daher die notwendige Erhöhung der generierten Stromstärken auf Werte von 100 pA und höher, sowie die Steigerung der Präzision bei der Stromgenerierung auf Werte im Bereich von 10-7 (relative Unsicherheit) oder besser.

Eine wesentliche Neuerung ist die im Projekt implementierte Entwicklung von Detektionsverfahren für Fehlerereignisse im Einzelelektronen-Transportprozess, welche zur Quantifizierung und damit letztlich zur Steigerung der Präzision bei der Stromerzeugung eingesetzt werden sollen.

Komplementär dazu wird im Projekt auch die Entwicklung von Systemen und Methoden verfolgt, mit deren Hilfe die generierten Einzelelektronenströme mit höchster Präzision und rückführbar gemessen und verstärkt werden können. Diese Systeme beruhen auf dem Prinzip hochpräziser kryogener Gleichstrom-Wandler (sogenannte Kryostromkomparatoren) mit großen Verstärkungsfaktoren von 10.000 und höher.

Die in diesem Projekt verfolgten Ziele stehen in direktem Zusammenhang mit der neuen Definition der elektrischen Basiseinheit Ampere im zukünftigen Einheitensystem (SI), welche auf der Festlegung der Elementarladung e basieren wird. Die Projektziele sollen eine zukünftige primäre Darstellung des Ampere mittels Einzelelektronentransport-Stromquellen gemäß der Beziehung I = ef (I = Stromstärke, f = Taktfrequenz) ermöglichen.

 

 

 

 

 

Bild: Logo des JRP Quantum Ampere

 

 

Homepage des Projekts JRP SIB07 „Qu-Ampere: http://www.ptb.de/emrp/868.html

 

 

 

 

 

 

Ansprechpartner: Hansjörg Scherer
Fachbereich 2.6:  Elektrische Quantenmetrologie