Lo scorso settembre, Il chimico e progettista di strumenti CIRES Don David e i colleghi Dave Pappas e Xian Wu del National Institute of Standards and Technology hanno scoperto una nuova potente combinazione di metallo placcato che superconduce a temperature facilmente raggiungibili, aprendo la strada per i prossimi passi critici nello sviluppo del taglio- supercomputer di bordo. David e i suoi colleghi hanno appena pubblicato la nuova ricetta:uno strato ultrasottile di renio inserito tra strati d'oro, ciascuno misura 1/1000 del diametro di un capello umano che può supercondurre a temperature critiche superiori a 6 Kelvin.

"L'ampiezza della temperatura critica era inaspettata, " disse Don David, direttore del CIRES Integrated Instrument Development Facility e coautore di un documento pubblicato questa settimana in Lettere di fisica applicata . "Pensavamo da un po' a come conferire proprietà superconduttive ai film di oro e rame, e siamo rimasti sorpresi da quanto fosse robusto ed efficace il sottile strato di Re elettrolitico."

Un superconduttore è un materiale con resistenza elettrica zero quando raffreddato a una temperatura critica. Questa temperatura è solitamente sorprendentemente bassa e costosa da ottenere. Il renio elettrodeposto del team soddisfa le caratteristiche ideali desiderate per l'uso in circuiti stampati per ultraveloci, applicazioni informatiche di nuova generazione:superconduttori a livelli superiori, temperature critiche più facili da raggiungere, facile da lavorare meccanicamente, non tossico, e fonde ad alte temperature. La nuova scoperta sta già attirando l'attenzione dei giganti informatici internazionali.

Galvanotecnica, il processo che fa passare una corrente elettrica attraverso una soluzione acquosa di un metallo disciolto per creare un rivestimento metallico su un oggetto sommerso, è qualcosa che David fa quasi ogni giorno. Il lavoro di David è molto richiesto nella comunità di ricerca:lui e il suo team supportano la scienza placcando strumenti come ottiche a particelle cariche e componenti per applicazioni criogeniche, e in questo caso, circuiti stampati per un team del NIST. Stavano cercando una placcatura metallica che potesse essere superconduttiva per il Quantum Processing Group di Pappas al NIST. La squadra aveva provato senza successo una combinazione di numeri, poi un giorno il collega del NIST di David, Xian Wu, suggerì di provare il renio:un duro, traccia di metallo, con un alto punto di fusione, spesso utilizzato nella costruzione di turbine per motori a reazione.

Il team ha testato la resistenza elettrica, e siamo stati felici di vederlo supercondurre fino a 6K, ben al di sopra della temperatura di ebollizione dell'elio liquido (4,2 K). Il team sta ora studiando il ruolo dell'incorporazione dell'idrogeno, interfacce, e sollecitare la temperatura superconduttiva aumentata. Ma qualunque sia la ragione del miglioramento, essere in grado di galvanizzare un superconduttore è un gigantesco passo avanti nella creazione delle alte prestazioni di domani, computer superconduttori.

All'interno di ogni computer c'è un circuito stampato:uno strato, tavola elettronica incisa con migliaia di percorsi conduttivi. Impulsi di informazioni elettriche chiamate velocità "bit" su tutta la linea, svolgere le funzioni del computer. Nei computer normali, questi impulsi elettrici sono ostacolati dal materiale che compone la scheda:la resistenza elettrica rallenta gli elettroni che scorrono lungo i circuiti, e l'energia sprecata diventa calore. Ma con un superconduttore, c'è letteralmente zero resistenza elettrica, quindi non c'è riscaldamento. Questa efficienza si tradurrà in sistemi informatici estremamente veloci e potenti.

I superconduttori non sono nuovi, ma il nuovo documento presenta la prova che il renio elettrolitico potrebbe essere il miglior materiale trovato fino ad oggi per la costruzione di circuiti stampati per computer superconduttori. Molti altri materiali superconduttori, come mercurio o piombo, sono difficili da lavorare meccanicamente, hanno scarse proprietà di saldatura, o fondere a temperature troppo basse. Ancora più impressionante, il processo di galvanica sarebbe facilmente scalabile fino alla produzione di massa, ha detto Davide.

Il team ha richiesto un brevetto provvisorio, e il loro lavoro ha già suscitato l'interesse di diversi giganti della tecnologia e sponsor governativi.