用于石墨烯表征和基础电阻测量的量子霍尔系统的工业可行性测试成功
2017年9月21日

牛津仪器宣布与英国国家物理实验室(NPL)和曼彻斯特大学国家石墨烯研究院(NGI)的合作项目顺利完成。该项目部分由英国技术战略委员会的“创新英国”项目资助,用于开发纳米技术应用的商业测量系统,旨在降低运营成本、时间和复杂性。这次合作是由牛津仪器牵头,在英国工厂完成系统开发、验证和测试。量子测量系统在无制冷剂的低磁场环境运行,使得国家(计量)实验室和工业企业能够非常精准地进行初级电阻校准。

这是一个令人兴奋的成果,通过石墨烯和二维材料使量子测量系统商业化,展示了工业应用的可行性;并实现了标准测量和二维材料表征新的创新和解决方案”,牛津仪器纳米科学联盟经理Ziad Melhem说道。
 

石墨烯是一种革命性的二维原子尺度的碳材料,具有无可比拟的性能,有望在未来几年彻底改变工业和消费产品。石墨烯的发现者来自英国曼彻斯特大学,他们于2010年被授予诺贝尔奖。石墨烯是第一种真正的二维材料,被称为“超级材料”,它具有极高的导电性、导热性、防水性、强度和气体抗渗透性。石墨烯被广泛认为是先进制造的新平台材料,其应用领域包括电子、时尚和运动的穿戴技术、采矿、水资源保护和净化、汽车结构和储能等。

纳米尺度上精确测量的需求将持续增加,石墨烯激活的量子电阻系统将首次为高端电子仪器仪表行业提供初级电阻标准。该系统可直接应用于工业现场,大大减少了校准溯源链,提高了电子仪器的精度。量子霍尔效应(QHE)是一种固体物理学中最基本的现象之一,通过对石墨烯测试,严格证明了该材料是一种真正的最高质量的二维晶体。QHE也是电学计量的基石,因为它揭示了电阻单位欧姆。

自从在曼彻斯特大学发现石墨烯以来,英国一直是石墨烯研究的全球领先者,英国政府资助了超过8000万英镑的资金。“创新英国”同工程和英国物理科学研究委员会(EPSRC)投资了额外的250万英镑于石墨烯最大商业化应用为目标的技术可行性研究。牛津仪器纳米科学部门,英国国家物理实验室(NPL)和曼彻斯特大学国家石墨烯研究院(NGI)获得“创新英国”项目准许,在工业环境中对量子霍尔系统运行测试。
 
曼彻斯特大学NGI主任Vladimir Falko教授发表评论说,“基础物理的研究项目在短短十年时间提供适用的结果,这是非常罕见的。在这种情况下,我们很幸运能战胜时间。”
 
NPL研究主任JT Janssen博士说:“这是令人兴奋的发展,因为校准实验室早就想在工厂车间进行基础电阻溯源校准。这项新技术将使这成为现实,并为更多的创新应用打开大门。