इलेक्ट्रॉन फेरी के रूप में गोल्ड द्वीप

इलेक्ट्रॉनों के लिए गिनती विधि इकाई एम्पीयर की नई परिभाषा की अनुमति देती है

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एम्पीयर विद्युत प्रवाह इकाई के लिए एक नई, अधिक सटीक परिभाषा की खोज में, शोधकर्ताओं ने अब एक ऐसी तकनीक विकसित की है जो एक नया मानक स्थापित कर सकती है। मुख्य भूमिका सोने के परमाणुओं की एक "धारा" द्वारा निभाई जाती है जो ठीक औसत दर्जे की मात्रा में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करती है। इस पद्धति के लिए धन्यवाद, भविष्य में एक एम्पीयर को उन इलेक्ट्रॉनों की संख्या से परिभाषित किया जा सकता है जो एक निश्चित अवधि में यात्रा करते हैं।

सभी माप इकाइयों और मापों के लिए अनिवार्य मानक महत्वपूर्ण हैं। हालाँकि, हमेशा बढ़ती तकनीक के साथ, इन विशिष्टताओं को और अधिक सटीक होना चाहिए। इस प्रकार, दूसरा आज कुछ परमाणु घड़ियों में परमाणु प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है और ब्रंसविक में फिजिको-तकनीकी संघीय संस्थान में, अन्य बातों के साथ, बनाए रखा जाता है। वहां उत्पन्न समय संकेत, लाखों रेडियो घड़ियों को आधिकारिक समय के लिए स्रोत के रूप में कार्य करता है। वर्तमान सर्वश्रेष्ठ परमाणु घड़ियां भी समय को इतनी सटीक रूप से बताती हैं कि उन्हें 30 मिलियन वर्षों तक चलाना होगा जब तक कि एक सेकंड की गियर की त्रुटि नहीं होगी।

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Ampere: सटीक परिभाषा चाहता था

यह वर्तमान इकाई एम्पीयर के साथ अलग है: उनका मानक क्वांटम यांत्रिक प्रभाव पर आधारित नहीं है, लेकिन वर्ष 1948 से उत्पन्न एक परिभाषा है। इसके अनुसार, एक एम्पीयर नगण्य क्रॉस-सेक्शन से एक मीटर की दूरी पर समानांतर चलने वाली दो असीम लंबी तारों के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा से मेल खाता है और उनके बीच 200 बिलियन न्यूटन के बल का कारण बनता है। हालांकि, आज आवश्यक सटीकता के साथ व्यवहार में इन शर्तों को लागू नहीं किया जा सकता है। इसलिए, उनका अब उपयोग नहीं किया जाता है और एक नई परिभाषा की आवश्यकता है।

इलेक्ट्रॉनों की सरल गणना अनुमान योग्य होगी, क्योंकि एक विद्युत बिंदु से देखा जाता है, विद्युत प्रवाह कुछ भी नहीं है, लेकिन प्रति समय चार्ज होता है। इस प्रकार एक एम्पीयर को किसी निश्चित समय में ले जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या से परिभाषित किया जा सकता है। लुडविग-मैक्सिमिलियन्स-यूनिवर्सिटी (LMU) म्यूनिख के भौतिक विज्ञानी डैनियल कोनिग व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों के परिवहन के आधार पर इस तरह के उच्च परिशुद्धता बिजली मानक को साकार करने का एक नया तरीका अपना रहे हैं। प्रदर्शन

गोल्ड द्वीप एक नैनोफोम के रूप में

वह इलेक्ट्रॉनों के लिए एक नैनोफोम का निर्माण करने में सफल रहा है, जो कि बस कर सकता था। नैनोफ़ोम में लगभग 100 नैनोमीटर के व्यास के साथ एक सोने का द्वीप होता है, जो बालों की चौड़ाई के पाँच-सौवें हिस्से के बारे में है। द्वीप एक पतली तनी हुई सिलिकॉन नाइट्राइड तार के केंद्र में बैठता है। जब तार को वाइब्रेट करने के लिए बनाया जाता है, तो वायलिन स्ट्रिंग की तरह, द्वीप दो साइड-माउंटेड विद्युत संपर्कों के बीच आगे-पीछे होता है।

इस तरह, इलेक्ट्रॉनों को यांत्रिक रूप से संपर्क के बीच विद्युत वोल्टेज लागू होते ही एक संपर्क से दूसरे में ले जाया जा सकता है। द्वीप नकारात्मक चार्ज किए गए संपर्क में इलेक्ट्रॉनों को चार्ज करता है और सकारात्मक चार्ज किए गए संपर्क को घुमाता है, जहां इलेक्ट्रॉनों को छुट्टी दी जाती है। एक कंपन द्वारा पहुँचाए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या संपर्कों के बीच लगाए गए वोल्टेज के परिमाण पर निर्भर करती है। वोल्टेज के एक फ़ंक्शन के रूप में वर्तमान को मापने से आदर्श रूप से सीढ़ी के आकार के मापने वाले वक्र का परिणाम होता है।

इलेक्ट्रॉन परिवहन क्रमिक

यह शोषण किया जाता है कि इलेक्ट्रॉनों को एक ही चार्ज के कारण एक दूसरे को पीछे हटाना पड़ता है। द्वीप पर पहुंचने वाले इलेक्ट्रॉन इस प्रतिकारक बल द्वारा रोकते हैं जो अधिक इलेक्ट्रॉनों का अनुसरण कर सकते हैं। प्रत्येक चरण इस प्रकार एक इलेक्ट्रॉन द्वारा प्रति दोलन के लिए लगाए गए आवेश की वृद्धि से मेल खाता है। इस प्रकार, प्रति स्पंदन द्वारा ले जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को सरल स्टेप काउंटिंग द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।

म्यूनिख के शोधकर्ता अब इस तथाकथित कूलम्ब नाकाबंदी के करीब एक निर्णायक कदम उठा चुके हैं। वे सैद्धांतिक मॉडल से अपेक्षा के अनुसार एक वर्तमान-वोल्टेज विशेषता का निरीक्षण करने में सक्षम थे। हालांकि, यह अभी तक कोई भी चरण नहीं दिखाता है, क्योंकि वर्तमान में प्रति दोलन इलेक्ट्रॉनों की एक चर संख्या तापीय ऊर्जा के उतार-चढ़ाव से होती है।

एक वर्तमान मानक की प्राप्ति के लिए, हालांकि, द्वीप इलेक्ट्रॉनों की संख्या हमेशा एक समान होनी चाहिए। यह अब तापमान और संबद्ध ऊर्जा के उतार-चढ़ाव को कम करने के साथ-साथ Mernchner प्रयोगशालाओं में सोने के द्वीप के आकार को कम करने के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। लंबी अवधि में, द्वीप के पर्याप्त लघुकरण के साथ, कमरे के तापमान पर भी इलेक्ट्रॉनों की गिनती करने में सक्षम होने के लिए यह कल्पनीय है। यह अत्यधिक संवेदनशील सेंसर के क्षेत्र में उच्च प्रासंगिकता का हो सकता है। यह नैनोट्यूब को माप उपकरणों में एकीकृत करना और आंतरिक अंशांकन मानक के रूप में उपयोग करना भी संभव होगा।

पेटेंट लंबित

संभावित अनुप्रयोगों के लिए क्षमता बड़ी है, ताकि तकनीकी नवाचार को LMU द्वारा बवेरियन पेटेंट एलायंस के सहयोग से पेटेंट कराया गया है। शोध के नतीजे बुनियादी शोध में नए रास्ते खोलते हैं। सिद्धांत रूप में, नैनोफ़ाइबर सिद्धांत में प्राकृतिक स्थिरांक की सटीकता को सत्यापित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

"नेचर नैनोटेक्नोलॉजी" में वर्तमान में प्रस्तुत कार्य को क्लस्टर ऑफ़ एक्सिलेंस "नैनोसिस्टम्स इनिशिएटिव म्यूनिख" (NIM) के हिस्से के रूप में बनाया गया था, जिसने सूचना प्रसंस्करण और चिकित्सा में अनुप्रयोगों के लिए कार्यात्मक नैनोस्ट्रक्चर को विकसित करने और जांच करने का लक्ष्य निर्धारित किया है। और उपयोग के लिए तैयार होने के लिए।

(म्यूनिख विश्वविद्यालय, 10.07.2008 - NPO)