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一个令人惊讶的新超导体
admin 2020-06-22

去年9月,CIRES化学家和仪器设计师Don David及其同事Dave Pappas和国家标准与技术研究院的Xian Wu发现了一种强大的新型电镀金属组合,在易于达到的温度下超导 - 为开发中的下一个关键步骤铺平了道路尖端的超级计算机。大卫和他的同事刚刚发布了新配方:夹在金层之间的超薄铼层,每层测量的人发直径的1/1000,可以在超过6开尔文的临界温度下超导。

临界温度的绝对值是出乎意料的,CIRES 综合仪器开发设施主任Don David 和本周发表在应用物理快报上的论文的合着者说道。我们一直在思考如何为金和铜薄膜赋予超导特性,我们对电镀稀薄薄层的坚固性和有效性感到惊讶。

超导体是冷却到临界温度时电阻为零的材料。该温度通常非常低并且获得的成本很高。该团队的电镀铼满足用于超快速下一代计算应用的电路板所需的理想特性:在更高,更易于实现的临界温度下超导,易于机械,无毒和高温熔化。这一新发现已引起国际计算巨头的关注。

电镀,这个过程使电流通过溶解金属的水溶液,在水下物体上形成金属涂层,这是David几乎每天都要做的事情。大卫的工作在研究界有很高的需求:他和他的团队通过电镀仪器支持科学,如带电粒子光学器件和低温应用组件,在这种情况下,为NIST的团队提供电路板。他们正在为NIST 的Pappas 量子加工集团寻找可能超导的金属镀层。团队未能成功尝试多种组合,然后有一天David的NIST同事Xian Wu建议他们尝试使用铼:一种高熔点的硬质微量金属,通常用于喷气发动机涡轮机的构造。

该团队测试了电阻,并很高兴看到它超导至6K,远高于液氦的沸腾温度(4.2 K)。该团队正在研究氢结合,界面和应变对增强的超导温度的作用。但无论增强的原因是什么,能够电镀超导体是未来高性能超导计算机的巨大进步。

在每台计算机内部都有一块电路板:一个分层的电子板,蚀刻有数千个导电通路。被称为位的电信息脉冲全速运行,执行计算机的功能。在常规计算机中,这些电脉冲受到包括电路板的材料的阻碍 - 电阻减慢了电路周围的电子,并且浪费的能量变成热量。但是对于超导体,电阻几乎为零,因此没有加热。这种效率将导致极其快速和强大的计算机系统。

超导体并不新鲜,但新论文提供的证据表明,电镀铼可能是迄今为止超导计算机电路板构造中发现的最佳材料。许多其他超导材料,如汞或铅,难以机械加工,焊接性能差或在过低的温度下熔化。David说,更令人印象深刻的是,电镀工艺很容易扩大到大规模生产。

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