Elektronik: Einzelne Elektronen messen
Obwohl schon lange bekannt ist, das elektrischer Strom nichts weiter ist als fließende Elektronen, ist es bis vor kurzem niemandem gelungen, diese "Körnung" des Stroms experimentell zu messen. Erst schwedische Wissenschaftler um Jonas Bylander von der Chalmers TU in Göteborg haben durch Nutzung quantenmechanischer Effekte die einzelnen Elektronen beim Durchlaufen einer Teststrecke verfolgt.
Für diesen Versuch reicht es nicht aus, einfach einen gewöhnlichen Draht extrem dünn zu ziehen. Unreinheiten des Materials und der Struktur würden den Elektronenfluss zu sehr stören. Darum wählten die Forscher einen anderen Ansatz: Sie errichteten eine Strecke von "Quanteninseln", auf denen jeweils nur ein einzelnes Elektron Platz hat, zwischen denen isolierende Abschnitte lagen. Je nach angelegter Spannung konnten die Elektronen im Gänsemarsch von Insel zu Insel hüpfen. Die jeweiligen Ladungszustände der Inseln ließen sich dabei mit Messgeräten verfolgen. Anstelle eines kontinuierlichen Signals zeigte sich eine Schwingung, deren Spitzen stellvertretend für die Elektronen stehen.
Das Verfahren könnte die Messung elektrischer Ströme auf eine neue Grundlage stellen. Heutige Apparaturen registrieren nach dem Ohm'schen Gesetz die über einen Widerstand liegende Spannung und liefern damit keine beliebig exakten Daten. Misst man dagegen den tatsächlichen Fluss der Elektronen, wären viel genauere Angaben möglich.
Für diesen Versuch reicht es nicht aus, einfach einen gewöhnlichen Draht extrem dünn zu ziehen. Unreinheiten des Materials und der Struktur würden den Elektronenfluss zu sehr stören. Darum wählten die Forscher einen anderen Ansatz: Sie errichteten eine Strecke von "Quanteninseln", auf denen jeweils nur ein einzelnes Elektron Platz hat, zwischen denen isolierende Abschnitte lagen. Je nach angelegter Spannung konnten die Elektronen im Gänsemarsch von Insel zu Insel hüpfen. Die jeweiligen Ladungszustände der Inseln ließen sich dabei mit Messgeräten verfolgen. Anstelle eines kontinuierlichen Signals zeigte sich eine Schwingung, deren Spitzen stellvertretend für die Elektronen stehen.
Das Verfahren könnte die Messung elektrischer Ströme auf eine neue Grundlage stellen. Heutige Apparaturen registrieren nach dem Ohm'schen Gesetz die über einen Widerstand liegende Spannung und liefern damit keine beliebig exakten Daten. Misst man dagegen den tatsächlichen Fluss der Elektronen, wären viel genauere Angaben möglich.
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