Afgelopen september, CIRES-chemicus en instrumentontwerper Don David en collega's Dave Pappas en Xian Wu van het National Institute of Standards and Technology ontdekten een krachtige nieuwe combinatie van geplateerd metaal die supergeleidend is bij gemakkelijk bereikbare temperaturen - wat de weg vrijmaakte voor de volgende cruciale stappen in de ontwikkeling van snijtechnologie. edge-supercomputers. David en zijn collega's hebben zojuist het nieuwe recept gepubliceerd:een ultradun laagje rhenium ingeklemd tussen lagen goud, elk met een diameter van 1/1000ste van de diameter van een mensenhaar dat supergeleidend kan zijn bij een kritische temperatuur van meer dan 6 Kelvin.

"De enorme omvang van de kritische temperatuur was onverwacht, " zei Don David, directeur van de CIRES Integrated Instrument Development Facility en co-auteur van een paper dat deze week is gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven . "We dachten al een tijdje na over manieren om supergeleidende eigenschappen te geven aan goud- en koperfilms, en we waren verbaasd over hoe robuust en effectief de dunne laag gegalvaniseerd Re was."

Een supergeleider is een materiaal zonder elektrische weerstand wanneer het wordt afgekoeld tot een kritische temperatuur. Deze temperatuur is meestal opvallend laag en duur om te verkrijgen. Het gegalvaniseerde rhenium van het team voldoet aan de ideale eigenschappen die gewenst zijn voor gebruik in printplaten voor ultrasnelle, computertoepassingen van de volgende generatie:supergeleidend bij hogere, gemakkelijker te bereiken kritische temperaturen, mechanisch gemakkelijk te bewerken, niet giftig, en smelt bij hoge temperaturen. De nieuwe bevinding trekt nu al de aandacht van internationale computergiganten.

Galvaniseren, het proces waarbij een elektrische stroom door een waterige oplossing van een opgelost metaal wordt geleid om een ​​metalen coating op een ondergedompeld object te creëren, is iets wat David bijna dagelijks doet. Er is veel vraag naar Davids werk in de onderzoeksgemeenschap:hij en zijn team ondersteunen de wetenschap door instrumenten zoals optica met geladen deeltjes en componenten voor cryogene toepassingen te plateren, en in dit geval printplaten voor een team bij NIST. Ze waren op zoek naar een metalen plaat die supergeleidend zou kunnen zijn voor de Quantum Processing Group van Pappas bij NIST. Het team had tevergeefs een aantal combinaties geprobeerd, op een dag stelde Davids NIST-collega Xian Wu voor om rhenium te proberen:een harde, spoor metaal, met een hoog smeltpunt, vaak gebruikt bij de constructie van straalmotorturbines.

Het team testte op elektrische weerstand, en waren blij om te zien dat het supergeleidt tot 6K, ruim boven de kooktemperatuur van vloeibaar helium (4,2 K). Het team onderzoekt nu de rol van waterstofopname, interfaces, en spanning op de verhoogde supergeleidende temperatuur. Maar wat de reden voor de verbetering ook is, in staat zijn om een ​​supergeleider te galvaniseren is een gigantische stap voorwaarts in het creëren van de high-performance van morgen, supergeleidende computers.

In elke computer zit een printplaat:een gelaagde, elektronische plank geëtst met duizenden geleidende paden. Pulsen van elektrische informatie genaamd "bits" snelheid over de hele linie, het uitvoeren van de computerfuncties. Op gewone computers, deze elektrische pulsen worden gehinderd door het materiaal waaruit het bord bestaat - elektrische weerstand vertraagt ​​​​de elektronen die door het circuit rennen, en de verspilde energie wordt warmte. Maar met een supergeleider, er is letterlijk nul elektrische weerstand, er is dus geen verwarming. Deze efficiëntie zal resulteren in zeer snelle en krachtige computersystemen.

Supergeleiders zijn niet nieuw, maar het nieuwe artikel levert bewijs dat gegalvaniseerd rhenium misschien wel het beste materiaal is dat tot nu toe is gevonden voor de constructie van supergeleidende computerprintplaten. Veel andere supergeleidende materialen, zoals kwik of lood, mechanisch moeilijk te bewerken zijn, slechte soldeereigenschappen hebben, of smelten bij te lage temperaturen. Nog indrukwekkender, het galvanisatieproces zou gemakkelijk kunnen worden opgeschaald naar massaproductie, zei David.

Het team heeft een voorlopig octrooi aangevraagd, en hun werk heeft al de interesse gewekt van verschillende technologiereuzen en overheidssponsors.