Forskere opdager galvaniseret rhenium uventede superledende egenskaber

September sidste år, CIRES-kemiker og instrumentdesigner Don David og kollegaerne Dave Pappas og Xian Wu ved National Institute of Standards and Technology opdagede en kraftfuld ny belagt metalkombination, der superleder ved let opnåelige temperaturer- baner vejen for de næste kritiske trin i udviklingen af ​​skære- kant supercomputere. David og hans kolleger har netop offentliggjort den nye opskrift:et ultratyndt lag rhenium klemt mellem lag af guld, hver måler 1/1000 diameteren af ​​et menneskehår, der kan superleder ved kritisk temperatur over 6 Kelvin.

"Den enorme temperatur af den kritiske temperatur var uventet, "sagde Don David, direktør for CIRES Integrated Instrument Development Facility og medforfatter på et papir, der blev offentliggjort i denne uge i Anvendt fysik bogstaver . "Vi havde i et stykke tid tænkt på måder at bibringe superledende egenskaber til guld- og kobberfilm, og vi blev overraskede over, hvor robust og effektivt det tynde lag af galvaniseret Re var. "

En superleder er et materiale med nul elektrisk modstand, når det afkøles til en kritisk temperatur. Denne temperatur er normalt slående lav og dyr at opnå. Teamets galvaniserede rhenium opfylder ideelle egenskaber, der ønskes til brug i printkort til ultrahurtig, næste generations computerapplikationer:superledende ved højere, lettere at opnå kritiske temperaturer, let at arbejde med mekanisk, giftfri, og smelter ved høje temperaturer. Det nye fund vækker allerede opmærksomhed fra internationale computergiganter.

Galvanisering, processen, der fører en elektrisk strøm gennem en vandig opløsning af et opløst metal for at skabe en metalbelægning på en nedsænket genstand, er noget David gør næsten dagligt. Davids arbejde er meget efterspurgt i forskningssamfundet:Han og hans team støtter videnskaben ved at udplade instrumenter som optisk partikeloptik og komponenter til kryogeniske applikationer, og i dette tilfælde, printkort for et team på NIST. De ledte efter en metalbelægning, der muligvis var superledende for Pappas Quantum Processing Group hos NIST. Holdet havde uden held prøvet en kombination af tal, så en dag foreslog Davids NIST -kollega Xian Wu, at de prøvede rhenium:en hård, spormetal, med et højt smeltepunkt, bruges ofte til konstruktion af jetmotorturbiner.

Teamet testede for elektrisk modstand, og var glade for at se det superføre op til 6K, langt over kogetemperaturen for flydende helium (4,2 K). Teamet undersøger nu rollen som brintindarbejde, grænseflader, og belastning af den forbedrede superledende temperatur. Men uanset årsagen til forbedringen, at kunne galvanisere en superleder er et kæmpe skridt fremad i skabelsen af ​​morgendagens højtydende, superledende computere.

Inde i hver computer er der et printkort:et lagdelt, elektronisk planke ætset med tusinder af ledende veje. Pulser af elektrisk information kaldet "bits" hastighed over hele linjen, udførelse af computerens funktioner. I almindelige computere, disse elektriske impulser er forhindret af det materiale, der omfatter tavlen - elektrisk modstand bremser elektronerne, der skynder sig om kredsløbet, og den spildte energi bliver til varme. Men med en superleder, der er bogstaveligt talt nul elektrisk modstand, så der er ingen varme. Denne effektivitet vil resultere i overordentlig hurtige og kraftfulde computersystemer.

Superledere er ikke nye, men det nye papir viser beviser for, at galvaniseret rhenium kan være det bedste materiale, der er fundet til dato til superledende computer printkort konstruktion. Mange andre superledende materialer, som kviksølv eller bly, er svære at arbejde med mekanisk, har dårlige loddeegenskaber, eller smelte ved for lave temperaturer. Endnu mere imponerende, galvaniseringsprocessen ville let blive skaleret op til masseproduktion, Sagde David.

Teamet har ansøgt om et foreløbigt patent, og deres arbejde har allerede vakt interesse fra flere teknologigiganter og statslige sponsorer.