Siêu vật liệu làm thay đổi cả hệ đo lường

TIN LIÊN QUAN

Các nhà khoa học cần phải biết chính xác tất cả các đơn vị đo lường để xác định những hằng số cơ bản của thiên nhiên. Điều này làm cho các hằng số được ổn định và áp dụng chung, cho phép tìm ra những mối liên quan chặt chẽ giữa chúng.

Siêu vật liệu graphen ngày càng có nhiều ứng dụng thực tế và một trong số đó là giúp chính xác hóa hệ đo lường.

Theo tin trên tờ Rbc của Nga thì những nghiên cứu mới đây đã làm hai đơn vị cơ bản của hầu hết mọi hệ đo lường là kilogam (đơn vị đo khối lượng) và ampe (đơn vị đo cường độ dòng điện) trở nên chính xác hơn. Hiện nay “kilogam chuẩn” là một khối platin pha iridi, còn ampe được xác định nhờ lực, xuất hiện giữa hai dây dẫn. “Chuẩn graphen” mới hoàn toàn không giống với miếng kim loại đặt trong chuông thủy tinh tại Viện đo lường quốc tế.

Các nhà nghiên cứu quyết định xác định lại giá trị chính xác của kilogam nhờ hằng số Plank (hằng số trong Thuyết lượng tử) và ampe trên cơ sở điện tích của electron.

Độ chính xác của phép đo này phụ thuộc vào độ chính xác của 2 giá trị đo xác định bằng hiệu ứng lượng tử Hall. Các nhà khoa học đã làm rất nhiều thí nghiệm để kiểm tra lại hiệu ứng lượng tử này trên các loại vật liệu khác nhau, để chứng minh rắng hiệu ứng này đúng trong mọi trường hợp.

Thế nhưng gần đây, người ta thấy ở một số chất bán dẫn, hiệu ứng lượng tử Hall dường như không áp dụng được. Rồi gần đây hơn, lần đầu tiên các nhà khoa học kiểm tra hiệu ứng này trên graphen, một vật liệu hoàn toàn mới có cấu trúc điện tử khác hẳn.

Trong loạt thí nghiệm mới này, người ta so sánh hiệu ứng lượng tử Hall trên graphen với hiệu ứng tương tự quan sát thấy ở một chất bán dẫn “truyền thống” (asenua gali).

Kết quả thí nghiệm đã khẳng định, hiệu ứng lượng tử Hall vẫn đúng, với sai số chỉ là 86 phần tỷ, cho phép xác định kilogam và ampe với độ chính xác cao.

Nhờ các chuẩn mới đã giải quyết vấn đề về tính không hoàn hảo của các đơn vị đo lường vật lý .

Tuấn Hà