NPL, Chalmers University of Technology e Graphensic, hanno dimostrato la stabilità a lungo termine del chip di Hall quantistica dell'epigrafene, che rappresenta un passo fondamentale per consentire agli utenti finali di mantenere i propri standard di resistenza

L'unità SI di resistenza è realizzata presso NPL utilizzando un dispositivo ad effetto Hall quantistico. Recenti ricerche sui dispositivi al grafene hanno permesso di realizzare l'effetto Hall quantistico sia a campi magnetici inferiori che a temperature più elevate, pur mantenendo una parte per miliardo di accuratezza. I risultati dettagliati sono pubblicati in una recente edizione di metrologia .

NPL in collaborazione con Oxford Instruments sta sviluppando uno standard primario di resistenza da tavolo che incorpora sia un dispositivo a effetto Hall quantistico di grafene sia un comparatore di corrente criogenica nello stesso criostato, al fine di fornire un sistema compatto e facile da usare per i laboratori di metrologia.

La collaborazione a lungo termine tra NPL, Chalmers University of Technology e Graphensic, ha portato a un grande progresso nei campioni di grafene. Il grafene epitassiale (epigrafene) è stato coltivato su carburo di silicio e ha prestazioni migliori a temperature più elevate e un campo magnetico inferiore rispetto a quanto era possibile in precedenza. In termini pratici, ha anche rimosso il difficile processo di messa a punto della densità del vettore e significa che il sistema "da tavolo" può essere riscaldato e raffreddato di nuovo e il plateau rimane dove è impostato senza alcun intervento da parte dell'utente.

NPL, La Chalmers University of Technology e l'Istituto nazionale di metrologia svedese (RISE) hanno dimostrato la qualità metrologica e la stabilità di questi tipi di dispositivi per un massimo di due anni.

JT Jansen di NPL spiega l'importanza di questo lavoro:"Una delle aspirazioni della metrologia quantistica è fornire standard primari direttamente agli utenti finali. Il grafene epitassiale ci ha permesso di dimostrare catene di tracciabilità significativamente più brevi e misurazioni più accurate, con un'attrezzatura più precisa e compatta. Questo è un cambio di passo nelle capacità e uno sviluppo entusiasmante".

Sergey Kubatkin della Chalmers University of Technology spiega di più:"Con le nuove definizioni di alcune unità all'interno del Sistema internazionale di unità (SI) in vigore dal 20 maggio 2019, i dispositivi di Hall quantistica basati sull'epigrafene vengono utilizzati per diffondere non solo le unità elettriche, ma anche altri standard basati su misurazioni elettriche, come l'unità di massa, il chilogrammo».

Ame Alì, Il CEO di Graphensic riassume lo sviluppo:"Abbiamo affrontato alcune serie sfide in ogni aspetto della realizzazione di questi dispositivi per arrivare al livello a cui siamo oggi, essere in grado di offrire dispositivi commerciali per prodotti che operano in applicazioni reali."

Ziad Melhem, Strategic Business Development Manager di Oxford Instruments NanoScience ha dichiarato:"Questo è un risultato entusiasmante dei partner nel dimostrare l'uso efficace del materiale di grafene per consentire una nuova soluzione commerciale innovativa e chiavi in ​​mano in un sistema di misurazione standard quantistico compatto e da tavolo per la resistenza".