Новая комбинация металлов становится сверхпроводником при легко достижимой температуре. Этот материал может быть использован для разработки передовых суперкомпьютеров.
В сентябре прошлого года химик Дон Дэвид и его коллеги Дейв Паппас и Сиань Ву в Национальном институте стандартов и технологий (University of Colorado at Boulder) обнаружили новую комбинацию из металлов, которая представляет собой сверхпроводник с легко достижимыми температурами. Этот материал может быть использован для разработки передовых суперкомпьютеров.
«Измеренная величина критической температуры была неожиданной», - сказал Дон Дэвид, директор CIRES Integrated Instrument Development Facility и соавтор статьи, опубликованной на этой неделе в «Письмах по прикладной физике». - «Мы некоторое время думали о способах придания сверхпроводящих свойств золотым и медным пленкам, и мы были удивлены, насколько прочным и эффективным был тонкий слой гальванизированного рения».
Сверхпроводник представляет собой материал с нулевым электрическим сопротивлением при охлаждении до критической температуры. Эта температура обычно поразительно низкая и достичь ее дорого. Гальванизированный рений отвечает идеальным характеристикам, которые желательны для использования в печатных платах для сверхбыстрых вычислений следующего поколения: сверхпроводящие материалы с более высокими, более простыми в достижении критическими температурами, легкими для работы с механическими, нетоксичными расплавами при высоких температурах.
Новое открытие уже привлекает внимание международных гигантов по вычислительной технике.
Исследователи искали металлическое покрытие, которое может быть сверхпроводящим. Команда безуспешно опробовала ряд комбинаций, и однажды один из сотрудников Дэвида Сиань Ву предложил им попробовать рений: жесткий металл с высокой температурой плавления, часто используемый при строительстве турбин реактивных двигателей.
Команда измерила электрическое сопротивление материала и была счастлива увидеть сверхпроводник при температуре 6K, значительно выше температуры кипения жидкого гелия (4,2 K). В настоящее время команда изучает роль включения водорода, поверхности и деформации на повышенную температуру сверхпроводника. Но какова бы ни была причина улучшения – это гигантский шаг вперед в создании завтрашних высокопроизводительных сверхпроводящих компьютеров.
Внутри каждого компьютера есть монтажная плата: слоистая электронная доска, вытравленная тысячами проводящих путей. Импульсы электрической информации, называемые «битами», проходят по всей доске. В обычных компьютерах этим электрическим импульсам препятствует материал проводников - электрическое сопротивление замедляет электроны, протекающие по цепи, и потерянная энергия становится теплотой. Но со сверхпроводником существует буквально нулевое электрическое сопротивление, поэтому нагрева не происходит. Эта эффективность приведет к чрезвычайно быстрым и мощным компьютерным системам.
Сверхпроводники не новы, но в этой статье представлены доказательства того, что гальванизированный рений может быть лучшим материалом, который был найден до настоящего времени для конструкции сверхпроводящей компьютерной платы. Многие другие сверхпроводящие материалы, такие как ртуть или свинец, трудно обработать механически, имеют плохие свойства при пайке или плавятся при слишком низких температурах. Что еще более впечатляюще - процесс гальванизации можно легко увеличить до массового производства.
Команда подала заявку на временный патент, и их работа уже вызвала интерес со стороны нескольких технологических гигантов и правительственных спонсоров.
Источник: D. P. Pappas, D. E. David, R. E. Lake, M. Bal, R. B. Goldfarb, D. A. Hite, E. Kim, H.-S. Ku, J. L. Long, C. R. H. McRae, L. D. Pappas, A. Roshko, J. G. Wen, B. L. T. Plourde, I. Arslan, X. Wu. Enhanced superconducting transition temperature in electroplated rhenium. Applied Physics Letters, 2018; 112 (18): 182601 DOI: 10.1063/1.5027104