I september förra året, CIRES kemist och instrumentdesigner Don David och kollegorna Dave Pappas och Xian Wu vid National Institute of Standards and Technology upptäckte en kraftfull ny pläterad metallkombination som är supraledande vid lätt uppnådda temperaturer – vilket banar vägen för nästa kritiska steg i utvecklingen av skärning- kant superdatorer. David och hans kollegor publicerade precis det nya receptet:ett ultratunt lager av rhenium inklämt mellan lager av guld, var och en mäter 1/1000-del av diametern på ett människohår som kan supraledning vid kritisk temperatur över 6 Kelvin.

"Den stora omfattningen av den kritiska temperaturen var oväntad, sade Don David, direktör för CIRES Integrated Instrument Development Facility och medförfattare på ett dokument som publicerades denna vecka i Bokstäver i tillämpad fysik . "Vi hade funderat ett tag på sätt att ge supraledande egenskaper till guld- och kopparfilmer, och vi blev förvånade över hur robust och effektivt det tunna lagret av elektropläterad Re var."

En supraledare är ett material med noll elektriskt motstånd när det kyls till en kritisk temperatur. Denna temperatur är vanligtvis slående låg och dyr att få fram. Teamets elektropläterade rhenium uppfyller idealiska egenskaper som önskas för användning i kretskort för ultrasnabba, nästa generations datorapplikationer:supraledande vid högre, lättare att uppnå kritiska temperaturer, lätt att arbeta med mekaniskt, giftfri, och smälter vid höga temperaturer. Det nya fyndet drar redan uppmärksamhet från internationella datorjättar.

Galvanisering, processen att passera en elektrisk ström genom en vattenlösning av en löst metall för att skapa en metallbeläggning på ett nedsänkt föremål, är något David gör nästan dagligen. Davids arbete är mycket efterfrågat i forskarvärlden:han och hans team stödjer vetenskapen genom att pläta instrument som laddade partikeloptik och komponenter för kryogena tillämpningar, och i detta fall, kretskort för ett team på NIST. De letade efter en metallplätering som kan vara supraledande för Pappas's Quantum Processing Group vid NIST. Teamet hade utan framgång försökt en sifferkombination, så en dag föreslog Davids NIST-kollega Xian Wu att de skulle prova rhenium:en hård, spårmetall, med hög smältpunkt, används ofta vid konstruktion av jetmotorturbiner.

Teamet testade för elektriskt motstånd, och var glada över att se den supraledning upp till 6K, långt över kokpunkten för flytande helium (4,2 K). Teamet undersöker nu rollen av väteinkorporering, gränssnitt, och tryck på den förhöjda supraledande temperaturen. Men oavsett orsaken till förbättringen, att kunna galvanisera en supraledare är ett stort steg framåt i skapandet av morgondagens högpresterande, supraledande datorer.

Inuti varje dator finns ett kretskort:ett lager, elektronisk planka etsad med tusentals ledande banor. Pulser av elektrisk information som kallas "bitar" hastighet över hela linjen, utföra datorns funktioner. I vanliga datorer, dessa elektriska pulser hindras av materialet som består av kortet – elektriskt motstånd saktar ner elektronerna som snurrar runt kretsen, och den bortkastade energin blir värme. Men med en supraledare, det finns bokstavligen noll elektriskt motstånd, så det finns ingen uppvärmning. Denna effektivitet kommer att resultera i oerhört snabba och kraftfulla datorsystem.

Supraledare är inte nytt, men den nya uppsatsen presenterar bevis på att elektropläterat rhenium kan vara det bästa materialet som hittills hittats för supraledande datorkretskortskonstruktion. Många andra supraledande material, som kvicksilver eller bly, är svåra att arbeta med mekaniskt, har dåliga lödegenskaper, eller smälta vid för låga temperaturer. Ännu mer imponerande, galvaniseringsprocessen skulle lätt skalas upp till massproduktion, sa David.

Teamet har ansökt om ett provisoriskt patent, och deras arbete har redan väckt intresse från flera teknikjättar och statliga sponsorer.