تكنولوجيا

تجربة المغازل أحادي الإلكترون يضيء الطريق إلى معيار قوة جديد

مفهوم ذرات الإلكترونات

يقترح باحثون في جامعة آلتو طريقة تحويل التردد إلى الطاقة.

تمت إعادة تعريف نظام القياس الأكثر استخدامًا في العالم ، وهو النظام الدولي للوحدات (SI) ، في عام 2019. ومنذ ذلك الحين ، يجب تحديد الوحدات من حيث ثوابت الطبيعة – أي قواعد الطبيعة الثابتة وغير المربكة ، مثل سرعة الضوء – وليس من حيث المراجع العشوائية.

وهذا يعني أنه تمت المطالبة بمزيد من البحث لربط العديد من وحدات النظام بالثوابت من خلال الإدراك التجريبي.

يوضح البروفيسور جوكا بيكولا أن “إعادة التعريف تسببت في الحاجة إلى إنجازات جديدة”.

وجد الباحثون في جامعة آلتو طريقة جديدة واعدة لربط الواط (وحدة الطاقة) بالثوابت في الطبيعة. إنهم يعتقدون أن طريقتهم يمكن أن تشير إلى الطريق إلى معيار طاقة جديد ، أي طريقة جديدة لإنتاج قدر معروف مسبقًا من الطاقة يمكن مقارنة مصادر الطاقة وأجهزة الكشف الأخرى مقابلها.

طور الباحثون جهازًا يحول التردد إلى طاقة. التردد عبارة عن كمية يمكن إصلاحها مع قدر ضئيل من عدم اليقين والتي تشكل بالتالي أساسًا متينًا لمعيار جديد.

يتم قياس الطاقة في نقاط تشغيل مختلفة للجهاز

يتم قياس الطاقة في نقاط تشغيل مختلفة للجهاز (أعلى). قيمها هي مضاعفات عددية صحيحة لـ Δf ، ومن هنا جاءت بنية هضبة هذا الشكل. يتكون الجهاز (أسفل) من جزيرة معدنية صغيرة ، وموصلات المصدر والصرف ، وقطب بوابة. الائتمان: جامعة آلتو

“يمكن ضبط التردد بدقة متناهية. يقول بيكولا: “إذا كان بإمكانك جعل الكميات الأخرى تعتمد على التردد بطريقة معروفة ، فلديك معيار دقيق للغاية”.

علاوة على ذلك ، وجد الباحثون أن مثل هذا الاعتماد يطيع قانونًا بسيطًا الاحكام والمتانة.

“هذه الخصائص تزيد من فرص استخدام هذه الطريقة كمعيار ،” يوضح ماركو مارين سواريز ، طالب دكتوراه.

“بشكل أساسي ، هذه طريقة جديدة محتملة لتحقيق واط ، أو تدفق الطاقة ، ببساطة عن طريق تحديد الكميات المعروفة سابقًا ،” تصف مارين سواريز.

في التجربة ، يتم إنتاج الطاقة باستخدام ترانزستور أحادي الإلكترون في عملية الباب الدوار. سبق أن أثبتت شركة Pekola أن هذا الجهاز يعمل كمعيار محتمل للأمبير ، وهو وحدة التيار الكهربائي. وتتكون من جزيرة معدنية صغيرة ، وأسلاك مصدر وصرف ، وإلكترود بوابة ، ويمكنها معالجة قوى صغيرة جدًا.

إن الطريق من الاقتراح إلى المعيار الجديد المقبول طويل. يأمل باحثو آلتو أن يجذب عملهم بعد ذلك انتباه علماء المقاييس الذين سيذهبون إلى أبعد من ذلك بقياسات أكثر دقة.

“هذه التجربة الأولى لم تكن بعد على مستوى علم القياس. ومع ذلك ، تمكنا من إثبات أن هذا المبدأ يعمل ، وأظهرنا أيضًا مصدر الأخطاء الرئيسية. يبقى أن نرى ما إذا كان سيتم تبني هذا من قبل مجتمع المقاييس ، يلخص بيكولا.

يسعى الباحثون الآن إلى المضي قدمًا في اقتراحهم من خلال توصيف تكييف قانون تحويل طاقة التردد مع طريقتهم. سيؤدي ذلك إلى زيادة الدقة التي يمكن بها معايرة القوى الصغيرة.

المرجع: “باب دوار إلكتروني لتحويل التردد إلى طاقة” بقلم ماركو مارين-سواريز وجوناس تي بيلتونين وديمتري إس.غولوبيف ويوكا بي بيكولا ، 20 يناير 2022 ، تكنولوجيا النانو الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41565-021-01053-5

أجريت التجارب في OtaNano National Research Infrastructure. مجموعة البروفيسور بيكولا هي جزء من مركز QTF للتميز ومعهد الكم الفنلندي.


Source link

مقالات ذات صلة

أضف تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

Back to top button