一個令人驚訝的新超導(dǎo)體

去年9月，CIRES化學家和儀器設(shè)計師Don David及其同事Dave Pappas和標準與技術(shù)研究院的Xian Wu發(fā)現(xiàn)了一種強大的新型電鍍金屬組合，在易于達到的溫度下超導(dǎo) - 為開發(fā)中的下一個關(guān)鍵步驟鋪平了道路尖端的超級計算機。大衛(wèi)和他的同事剛剛發(fā)布了新配方：夾在金層之間的超薄錸層，每層測量的人發(fā)直徑的1/1000，可以在超過6開爾文的臨界溫度下超導(dǎo)。

“臨界溫度的絕對值是出乎意料的，”CIRES 綜合儀器開發(fā)設(shè)施主任Don David 和本周發(fā)表在應(yīng)用物理快報上的論文的合著者說道。“我們一直在思考如何為金和銅薄膜賦予超導(dǎo)特性，我們對電鍍稀薄薄層的堅固性和有效性感到驚訝。”

超導(dǎo)體是冷卻到臨界溫度時電阻為零的材料。該溫度通常非常低并且獲得的成本很高。該團隊的電鍍錸滿足用于超快速下一代計算應(yīng)用的電路板所需的理想特性：在更高，更易于實現(xiàn)的臨界溫度下超導(dǎo)，易于機械，無毒和高溫熔化。這一新發(fā)現(xiàn)已引起國際計算巨頭的關(guān)注。

電鍍，這個過程使電流通過溶解金屬的水溶液，在水下物體上形成金屬涂層，這是David幾乎每天都要做的事情。大衛(wèi)的工作在研究界有很高的需求：他和他的團隊通過電鍍儀器支持科學，如帶電粒子光學器件和低溫應(yīng)用組件，在這種情況下，為NIST的團隊提供電路板。他們正在為NIST 的Pappas 量子加工集團尋找可能超導(dǎo)的金屬鍍層。團隊未能成功嘗試多種組合，然后有一天David的NIST同事Xian Wu建議他們嘗試使用錸：一種高熔點的硬質(zhì)微量金屬，通常用于噴氣發(fā)動機渦輪機的構(gòu)造。

該團隊測試了電阻，并很高興看到它超導(dǎo)至6K，遠高于液氦的沸騰溫度(4.2 K)。該團隊正在研究氫結(jié)合，界面和應(yīng)變對增強的超導(dǎo)溫度的作用。但無論增強的原因是什么，能夠電鍍超導(dǎo)體是未來高性能超導(dǎo)計算機的巨大進步。

在每臺計算機內(nèi)部都有一塊電路板：一個分層的電子板，蝕刻有數(shù)千個導(dǎo)電通路。被稱為“位”的電信息脈沖全速運行，執(zhí)行計算機的功能。在常規(guī)計算機中，這些電脈沖受到包括電路板的材料的阻礙 - 電阻減慢了電路周圍的電子，并且浪費的能量變成熱量。但是對于超導(dǎo)體，電阻幾乎為零，因此沒有加熱。這種效率將導(dǎo)致極其快速和強大的計算機系統(tǒng)。

超導(dǎo)體并不新鮮，但新論文提供的證據(jù)表明，電鍍錸可能是迄今為止超導(dǎo)計算機電路板構(gòu)造中發(fā)現(xiàn)的最佳材料。許多其他超導(dǎo)材料，如汞或鉛，難以機械加工，焊接性能差或在過低的溫度下熔化。David說，更令人印象深刻的是，電鍍工藝很容易擴大到大規(guī)模生產(chǎn)。