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Ampere: Einzelelektronentunneln (SET)

Ein Ampere entspricht dem Fluss von etwa 6 × 1018 Elektronen pro Sekunde. Durch Zählen der Elektronen kann das Ampere auf die Sekunde zurückgeführt werden. Voraussetzung dafür: die Ladung eines Elektrons ist genau bekannt bzw. festgelegt, wie im neuen SI geplant. Hierzu werden Einzelelektronenpumpen in Halbleiterstrukturen entwickelt, um eine Strommessung durch Elektronenzählen zu realisieren.

Nachrichten

Die Revolution wurde von langer Hand vorbereitet. Von den Metrologen in ihren wissenschaftlichen Laboratorien und von den Wissenschaftsmanagern in ihren Entscheidungsgremien. Und nun ist die Zeit reif, dass manch alte Größe (bzw. die Definition dahinter) abdanken muss, um den neuen, die schon bereit stehen, Platz zu machen. Die Rede ist von Kilogramm und Mol, Ampere und Kelvin. Das höchste...

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Die PTB hat ihren im Vorjahr aufgestellten Weltrekord übertroffen, bei dem elektrische Ströme mit Einzelelektronenpumpen generiert und deren Quantisierung mit einem speziellen Messverstärker mit höchster Genauigkeit verifiziert wurden. Die neue Bestmarke, ermöglicht durch Verbesserungen des experimentellen Aufbaus, liegt bei einer relativen Messunsicherheit von nur 0,16 μA/A. Zudem wurde das...

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Die Welt der Physik ist im Umbruch: Bis 2018 wollen Wissenschaftler alle physikalischen Basiseinheiten auf ein solides, unveränderliches Fundament stellen – die Naturkonstanten. Die Einheiten Meter und Sekunde sind diesbezüglich schon vor Jahren vorangeprescht, nun sollen Kelvin, Kilogramm, Mol und Ampere folgen. Die Forschungsarbeiten an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) tragen zum...

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Ampere

Die direkte Darstellung der Basiseinheit Ampere im neuen SI erfolgt mit Quantenstromquellen, die einen mit einer Frequenz f getakteten Strom I einzelner Elektronen erzeugen: I = ef. Die PTB entwickelt eine sogenannte selbstreferenzierte Quantenstromquelle. Diese integrierte Quantenschaltung besteht aus in Serie geschalteten Halbleiter-Einzelelektronen- Stromquellen und metallischen...

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Einzelelektronenpumpen sind aussichtsreiche Kandidaten zur Realisierung eines zukünftigen Quantenstrom-normals und Gegenstand intensiver metrologischer Forschung. Unter Einsatz eines neuartigen, höchstgenauen Stromverstärkers ist es PTB-Forschern gelungen, die Quantisierung des von einer Einzelelektronenpumpe gelieferten Stromes in der Größenordnung von 100 pA bislang unerreicht genau...

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Beteiligte Arbeitsgruppen der PTB