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Un estándar de capacitancia basado en el conteo de electrones.

Keller1, Eichenberger, Martinis

  • 1National Institute of Standards and Technology, Boulder, CO 80303, USA. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899, USA.

Science (New York, N.Y.)
|September 11, 1999
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Un nuevo estándar de capacitancia utiliza el túnel de un solo electrón para medir con precisión la capacitancia. Este método basado en cuánticos logra una alta precisión, ofreciendo un estándar natural para las mediciones de capacitancia.

Área de la Ciencia:

  • Metrología de la metrología.
  • La electrónica cuántica es la electrónica cuántica.
  • Ingeniería Eléctrica Ingeniería Eléctrica.

Sus antecedentes:

  • Los estándares de capacidad precisos son cruciales para la metrología eléctrica.
  • Las normas existentes pueden carecer de un vínculo directo con las constantes físicas fundamentales.
  • Los fenómenos cuánticos ofrecen potencial para nuevos estándares de medición de alta precisión.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar un estándar de capacitancia basado directamente en la definición de capacitancia.
  • Para utilizar el túnel de un solo electrón para una transferencia de carga precisa.
  • Para establecer un estándar basado en cuántica para la capacitancia.

Principales métodos:

  • Construyó un condensador criogénico.

Videos de Experimentos Relacionados

  • Se emplean dispositivos de túnel de un solo electrón para transferir un número conocido de electrones (N) con carga elemental (e).
  • Se midió el cambio de voltaje resultante (ΔV) para determinar la capacitancia (C = Ne/ΔV).

    • Principales resultados:

    • Se logró una desviación estándar relativa de 0.3 x 10-6 en mediciones repetidas de capacitancia.
    • Demostró un método para la realización de la capacitancia basada en la carga fundamental y las mediciones de voltaje.
    • El estándar desarrollado muestra una alta precisión y reproducibilidad.

    Conclusiones:

    • El método de túnel de un solo electrón proporciona una base natural para un estándar de capacitancia.
    • Este estándar cuántico es análogo al efecto Josephson para el voltaje y al efecto Hall cuántico para la resistencia.
    • Este trabajo avanza en el campo de la metrología eléctrica al ofrecer un estándar de capacitancia fundamental.