Ook in grafeen houdt het kwantum Hall-effect zich keurig aan de theorie. Dat brengt nieuwe definities van de kilo en de ampère een stuk dichterbij, melden Britse en Zweedse metrologen in het New Journal of Physics.

Nu is de kilo nog gedefinieerd als de massa van een blok platina dat al 123 jaar in Parijs wordt bewaard. De ampère wordt afgeleid uit het krachtenveld tussen twee elektriciteitsdraden. In plaats daarvan wil men liever fundamentele natuurconstanten gaan gebruiken: voor de ampère is de lading van een elektron het voor de hand liggende uitgangspunt, voor de kilo wordt onder meer gedacht aan de constante van Planck.

Maar om die natuurconstanten te kunnen gebruiken, moet je wel een bijzonder nauwkeurige manier hebben om ze om te rekenen naar meetbare grootheden. Minstens zo nauwkeurig als de bepaling van de massa van dat blok platina, om te beginnen.

Het Hall-effect is een van de kandidaten. Het is een functie van zowel de constante van Planck als de elektronlading, en tot nu toe lijkt het uiterst nauwkeurig voorspelbaar. Alleen is het nog maar in een handvol halfgeleiders gemeten, en de vraag is dus of het ook echt in álle materialen hetzelfde is.

Het is nu dus ook gelukt om het effect te meten in grafeen, een materiaal waarvan tot voor kort niet eens bekend was dat het dit effect vertoonde. Het effect bleek precies zo groot als voorspeld: mocht er al een afwijking zijn, dan bleef die binnen de relatieve standaard-meetonzekerheid van 8,6 * 10^-11.

Het bewijst nog steeds niet dat het kwantum Hall-effect universeel is, maar het maakt het wel een stuk waarschijnlijker. Of de internationale metrologische wereld nu de gok durft te nemen om dit effect definitief te omarmen en dat platina over te doen aan een museum, blijft afwachten.

bron: National Physical Laboratory