NPL, Chalmers tekniska och grafiska högskola, har visat den långsiktiga stabiliteten hos epigrafenkvant-Hall-chipet, vilket representerar ett viktigt steg mot att göra det möjligt för slutanvändare att upprätthålla sina egna motståndsstandarder

SI-enheten för resistans realiseras vid NPL med hjälp av en kvanthalleffektanordning. Ny forskning på grafenenheter har möjliggjort att kvanthalleffekten kan realiseras vid både lägre magnetfält och högre temperaturer, med bibehållen del per miljard noggrannheter. De detaljerade resultaten publiceras i en ny upplaga av Metrologia .

NPL i samarbete med Oxford Instruments utvecklar en primär resistansstandard för bordsskivor som innehåller både en grafenkvant-Hall-effektenhet och en kryogen strömjämförare i samma kryostat, för att tillhandahålla ett kompakt och lättmanövrerat system för metrologilaboratorier.

Det långsiktiga samarbetet mellan NPL, Chalmers tekniska och grafiska högskola, har resulterat i ett stort framsteg inom grafenprover. Epitaxialgrafen (epigrafen) har odlats på kiselkarbid och har bättre prestanda vid högre temperaturer och lägre magnetfält än vad som tidigare varit möjligt. Rent praktiskt, det har också tagit bort den svåra processen med att finjustera bärardensiteten och betyder att "bordsskivan"-systemet kan värmas upp och kylas ner igen och platån stannar där den är inställd utan användaringripande.

NPL, Chalmers tekniska högskola och Sveriges nationella metrologiska institut (RISE) har visat den metrologiska kvaliteten och stabiliteten hos dessa typer av apparater i upp till två år.

JT Jansen från NPL förklarar vikten av detta arbete:"En av kvantmetrologins ambitioner är att leverera primära standarder direkt till slutanvändare. Epitaxiell grafen har gjort det möjligt för oss att visa betydligt kortare spårbarhetskedjor och mer exakta mätningar, med en mer exakt och kompakt utrustning. Det här är en stegvis förändring i förmåga och en spännande utveckling."

Sergey Kubatkin från Chalmers tekniska högskola förklarar mer:"Med de nya definitionerna av vissa enheter inom International System of Units (SI) som träder i kraft sedan den 20 maj 2019, de epigrafenbaserade kvanthallanordningarna används för att sprida inte bara de elektriska enheterna, men även andra standarder som förlitar sig på elektriska mätningar, som massenheten, kilogram."

Amer Ali, VD på Graphensic sammanfattar utvecklingen:"Vi har ställts inför några allvarliga utmaningar i varje aspekt av att tillverka dessa enheter för att komma till den nivå vi är på idag, att kunna erbjuda kommersiella enheter för produkter som fungerar i verkliga tillämpningar."

Ziad Melhem, Strategisk affärsutvecklingschef för Oxford Instruments NanoScience sa:"Detta är en spännande prestation av partnerna för att demonstrera den framgångsrika användningen av grafenmaterial för att möjliggöra ny innovativ och nyckelfärdig kommersiell lösning i ett kompakt och bordsbaserat kvantstandardmätningssystem för resistens."