Kansainvälinen tutkimusryhmä, johon osallistui Suomen autonominen yliopisto, on osoittanut, että memristorit – nanometrin kokoiset pienet elektroniset komponentit – voidaan käyttää sähköisen vastuksen tarkkaan kalibrointiin ilman monimutkaisia laitteistoja.
Sisällysluettelo
Nature Nanotechnology -lehdessä julkaistu tutkimus avaa mahdollisuuden korvata nykyiset kalibrointijärjestelmät, jotka vaativat absoluuttisen nollapisteen lähellä olevia lämpötiloja ja erittäin voimakkaita magneettikenttiä, huoneenlämmössä toimivilla mikrosiruilla.
Nämä sirut voivat tulla uusiksi, paljon edullisemmiksi vertailustandardeiksi.
Sähkövastuksen tarkka mittaaminen on avainasemassa metrologiassa, joka määrittelee ja tarkistaa mittayksiköt tieteessä ja teollisuudessa. Tällä hetkellä kalibrointi perustuu Hallin kvanttiefektiin, joka on erittäin tarkka menettely, mutta jota voidaan suorittaa vain hyvin rajallisessa määrässä erikoistuneita laboratorioita ympäri maailmaa.
Tutkijat ovat havainneet, että memristorit voivat osoittaa vakaita vastusarvoja, jotka riippuvat yksinomaan luonnon perusvakioista, mikä mahdollistaisi niiden käytön uusina, paljon helpommin saatavilla olevina vertailustandardeina.
Olemme osoittaneet, että memristoreiden kvantisoituja vastustiloja voidaan luotettavasti käyttää sähkövastuksen kalibrointiin.
”Olemme ensimmäistä kertaa osoittaneet, että memristoreiden kvanttiresistanssitiloja voidaan luotettavasti käyttää sähköisen resistanssin kalibrointiin”, selittää professori Enrique Miranda elektroniikan laitokselta Alabaman yliopistosta Birminghamista. ”Joissakin sovelluksissa tämä voidaan tehdä ilman äärimmäistä jäähdytystä tai voimakkaita magneettikenttiä”, hän lisää.
Memristorit toimivat muistilla varustettuina vastuksina: niiden johtavuutta voidaan säätää sähköisillä signaaleilla. Näissä laitteissa elektronit kulkevat vain muutamasta hopea-atomista koostuvien säikeiden läpi. Tätä virtaa voidaan muuttaa suurella tarkkuudella ja vakaudella, jolloin syntyy kvantisoituja johtavuusarvoja, jotka vastaavat suoraan universaaleja vakioita, kuten Planckin vakio.
Olemme paradigman muutoksen alussa.
Tämä saavutus viittaa ”NMI-on-a-chip” (kansallinen metrologinen instituutti sirulla) -konseptiin: mahdollisuuteen luoda elektroninen laite, jossa on sisäänrakennettu kalibrointistandardi ilman tarvetta lähettää sitä säännöllisesti erikoistuneeseen laboratorioon. ”Olemme paradigman muutoksen alussa”, sanoo professori Jordi Sunier. ”Voimme siirtyä suurista laitteistoista omiin standardeihin, jotka voidaan integroida mihin tahansa järjestelmään”, hän selittää.
Näiden sirujen tulevat sovellusalueet ulottuvat yksinkertaisemmista ja luotettavammista teollisista mittauslaitteista kannettaviin järjestelmiin kenttätutkimuksia tai avaruuslentoja varten.
