Nieuwe ampère dankzij grafeen?

kijkmagazine

2013-05-13 16:00:49

Grafeen

Onze eenheid van stroomsterkte, de ampère, is toe aan een nieuwe definitie. Het materiaal grafeen zou daarbij een grote rol kunnen spelen.

Het SI telt momenteel zeven basiseenheden: de meter, de kilogram, de seconde, de kelvin, de mol, de candela en de ampère. Onder andere die laatste, onze eenheid voor stroomsterkte, moet over een tijdje een nieuwe definitie krijgen. En misschien gaat het hippe materiaal grafeen ons daar wel bij helpen.

De huidige definitie van de ampère luidt als volgt (hou je vast):

“De constante stroom door twee rechte, parallelle geleiders van oneindige lengte en verwaarloosbare doorsnede op 1 meter afstand van elkaar in vacuüm, die een kracht tussen deze twee geleiders veroorzaakt van 0,0000002 newton per meter lengte.”

Niet alleen is dat een hele mond vol, maar bovendien garandeert deze definitie niet dat 1 ampère overal en altijd dezelfde waarde zal hebben. Daarom is het zaak een nieuwe definitie te introduceren, die alleen afhangt van natuurconstanten; die hebben – als het goed is – altijd dezelfde waarde. In het geval van de ampère gaat het daarbij om de lading van het elektron.

Om de ampère op die manier opnieuw te definiëren, heb je een speciaal apparaat nodig dat afzonderlijke elektronen kan produceren: een single-electron pump of SEP. Momenteel experimenteren wetenschappers met verschillende soorten SEPs. Daar is nu een nieuw type bij gekomen, zo schrijven Britse wetenschappers deze week in Nature Nanotechology: één dat gebruikmaakt van grafeen – oftewel: koolstof met de structuur van kippengaas. Dat materiaal beschikt namelijk over precies de goede eigenschappen om losse elektronen met voldoende hoog tempo (lees: bijna een miljard stuks per seconde) van A naar B te sturen.

Of de grafeen-SEP straks daadwerkelijk gaat worden gebruikt om de ampère te herdefiniëren, is nog niet duidelijk. Mogelijk blijkt één van de andere SEPs die nu worden onderzocht toch geschikter. Maar mocht dat zo zijn, dan heeft grafeen nog genoeg andere leuke toepassingen

Meer over de nieuwe definities van de SI-eenheden, met name het kilogram, lees je in het artikel ‘Mag het 50 microgram meer zijn? Nee!’, KIJK 2/2012.

Bronnen: Nature Nanotechnology, National Physical Laboratory via EurekAlert!

Beeld: AlexanderAlUS/CC BY-SA 3.0







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Nieuws