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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

Random-Walk-Verfahren

Die Manipulation einzelner Elektronen mit dem Ziel, Quanteneffekte nutzbar zu machen, verspricht neue Fähigkeiten und Präzision in der Elektronik. In diesen gerade durch die Gesetze der Quantenmechanik bestimmten Einzelelektronenschaltungen treten dennoch auch Fehler auf – im besten Fall nur sehr selten. Verständnis und Metrologie der Funktionsweise und die Genauigkeit dieser fundamentalen...

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Grafik zum neuen SI

Die Staaten der Meterkonvention haben auf ihrer 26. Generalkonferenz für Maße und Gewichte (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) am 16. November 2018 in Versailles eine grundlegende Revision des Internationalen Einheitensystems (SI) beschlossen. In Zukunft werden sich alle SI-Einheiten auf die festgelegten Werte von sieben ausgewählten Naturkonstanten beziehen. Die Generalkonferenz...

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Mit dem Weltmetrologietag (20. Mai) dieses Jahres beginnt ein Countdown für das Internationale Einheitensystem (SI): Im November 2018 wird das neue oder revidierte SI, in dem alle Einheiten auf Naturkonstanten zurückgeführt werden, aller Voraussicht nach von der Generalkonferenz für Maß und Gewicht verabschiedet werden. Und am darauffolgenden Weltmetrologietag (20. Mai 2019) tritt das revidierte...

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Ein „topologischer Isolator“ ist im Inneren (Bulk) isolierend und an der Oberfläche leitfähig. Eine ferromagnetische Dotierung bewirkt, dass die Oberfläche senkrecht zur Magnetisierungsrichtung M ebenfalls isolierend wird. Am Rande des Films verlaufen eindimensionale „Randkanäle“, also elektrische Ringströme. In diesem Zustand ist der Hallwiderstand ρxy bei verschwindendem Magnetfeld quantisiert und nimmt den Wert der von-Klitzing-Konstanten h/e2 an, wobei gleichzeitig die Längsleitfähigkeit ρxx verschwindet.

In Zusammenarbeit mit der Universität Würzburg gelang der PTB eine Messung des quantisierten anomalen Hall-Effekts mit einer relativen Messunsicherheit von 2,5 ∙ 10–7. Das ist eine Verbesserung um fast drei Größenordnungen. Damit rückt die Kombination quantisierter Hall-Normale für den elektrischen Widerstand mit Josephson- Spannungs-Normalen auf einem Chip näher. Das wäre ein Durchbruch für die...

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Poster zum Weltmetrologietag 2018

Noch ist der Wert des kleinen Platinzylinders in einem Safe im Pariser Vorort Sèvres unermesslich – sagt dieses Objekt doch der Welt seit mehr als hundert Jahren, was ein Kilogramm ist. Doch schon sehr bald wird sich sein Wert auf den reinen Kurswert von Platin reduzieren. Denn die Welt des präzisen Messens steht vor einem fundamentalen Wandel. Die physikalischen Einheiten wie das Kilogramm für...

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Beteiligte Arbeitsgruppen der PTB