دو شنبه 07 خرداد 1397
   English     فارسی
کشف يک ابررساناي شگفت‌ انگيز برپايه فلز رنيوم

 

  فناوري

کشف يک ابررساناي شگفت‌ انگيز برپايه فلز رنيوم

تيم شهرسخت‌افزار
15 ارديبهشت 1397 19:45

اين بار ترکيبي از فلز کمياب رنيوم و لايه‌هاي اندود شده‌ي طلا و مس ابررسانايي را خلق کرده‌اند که نه تنها بسياري از مشکلات رايج ابررساناهاي فعلي را ندارد، بلکه دماي بحراني آن هم تا ميزان ۶ درجه‌ي کلوين بهبود پيدا کرده است.

سپتامبر گذشته، دان ديويد (Don David)، طراح ابزار و شيمي‌دان موسسه CIRES به همراه همکارانش ديو پاپس (Dave Pappas) و ژيان وو (Xian Wu) در موسسه ملي استاندارد و تکنولوژي (NIST)، ترکيب فلزي اندود شده‌ي جديدي را کشف کردند که مي‌توانست در دمايي بسيار مناسبي به ابررسانا تبديل شود. گفتي است که اين کشف مي‌تواند گام‌هاي حساس بعدي براي توسعه ابرکامپيوترها را بسيار راحت‌تر کند. با اين حال ديويد و همکارانش صرفاً دستورالعمل انجام اين کار را منتشر کرده‌اند:

يک لايه بسيار نازک رنيوم (Rhenium) که با لايه‌هايي از طلا به ضخامت يک هزارم قطر موي انسان، روکش شده‌ است مي‌تواند در دماي بحراني ۶ درجه‌ي کلوين تبديل به ابررسانا شود. دان ديويد با اشاره به غيرمنتظره بودن دماي به دست آمده به اين نکته اشاره کرد که:

ما براي مدتي در رابطه با روشي فکر مي‌کرديم که در آن بتوانيم خواص ابررسانايي را در فيلم‌هايي از مس و طلا ايجاد کنيم، و ما [پس از کشف روش اشاره شده] بسيار غافل‌گير شديم که چگونه يک لايه اندود شده‌ي رنيوم مي‌تواند اين قدر موثر و قوي اين کار را انجام دهد

فرآيند اندود کردن در آزمايشگاه موسسه CIRES

يک ابررسانا، ماده‌اي بدون مقاومت الکتريکي است که معمولا اين خاصيت قوي رسانايي آن پس از سرد کردن ماده تا دمايي به نام دماي بحراني به وجود مي‌آيد. اين دما معمولا بسيار پايين و دستيابي به آن بسيار هزينه‌بر است. با تمامي اين‌ها محصول کشف شده به دليل دماي بحراني به مراتب بهتر خود، مورد توجه بسياري از غول‌هاي محاسباتي قرار گرفته است. راحتي بيشتر در دستيابي به دماي بحراني، راحتي بيشتر در تعامل با اجزاي مکانيکي سيستم، غيرسمي بودن و ذوب شدن در دماي بالاتر، همگي از فوايد کشف جديد دان ديود و همکارانش است.

آبکاري، اندودکاري و الکترودايز کردن همگي اشاره بر فرآيندي دارند که در آن با گذراندن يک جريان الکتريکي از درون يک محلول آبي، سعي مي‌کنند يک پوشش فلزي را روي قطعه فلزي ديگري که در آن محلول غرق شده است، ايجاد کنند و ديويد در بيشتر روزها در حال انجام همين کار است. کارهايي که ديود انجام مي‌دهد، تقاضاي بسياري در جامعه علمي دارد و به عنوان مثال او و تيمش با آبکاري کردن وسايل و اجزاي فعال در کاربرد‌هاي برودتي، زمينه را براي گسترش تحقيقات در اين رشته‌ها فراهم مي‌کنند. البته در نمونه‌ي مورد بحث اين مقاله، هدف او تقويت صفحات‌ مداري تيمي در موسسه NIST بود که به طور موفقيت آميزي هم صورت گرفت.

آن‌ها در موسسه NIST به دنبال فلز آبکاري شده‌اي براي گروه Quantum Processing Group متعلق به ديو پاپس بودند و سرانجام پس از تلاش‌هاي ناموفق بسياري يک روز همکاري ديود، ژيان وو پيشنهاد استفاده از فلز رنيوم را به آن‌ها داده بود. رنيوم يک فلز سخت، کمياب و با دماي ذوب بالا است که معمولا از آن براي ساخت توربين موتورهاي جت استفاده مي‌شود.

پس از انجام آزمايش‌هاي مقاومت الکتريکي، آن‌ها از رسيدن به دماي بحراني ۶ کلوين که به مقدار مناسبي از دماي جوش هليوم مايع(۴.۲ کلوين) بالاتر است، بسيار خوشحال شده‌ بودند. در زمان حاضر تيم آن‌ها در حال تحقيق و بررسي در رابطه با نقش ترکيب هيدروژن، اتصلات هيدروژني و نيروي کششي مربوط به آن روي افزايش دماي ابررسانايي هستند. با تمامي اين‌ها دستيابي به توانايي آبکاري يک ابررسانا، قدم بزرگي در زمينه خلق نسل جديد ابررايانه‌هاي دنياي فردا است.

تمامي رايانه‌هاي روي زمين حداقل داراي يک صفحه‌ي مداري، متشکل از يک صفحه‌ي ضخيم الکترونيکي و هزاران گذرگاه ارتباطي چاپ شده هستند. پالس‌هاي الکتريکي اطلاعات که ما آن‌ها با نام «بيت» مي‌شناسيم، به طور پيوسته درون اين مسيرها در حال حرکت و انجام دستورات رايانه هستند. در رايانه‌هاي معمولي،‌ اين پالس‌هاي الکتريکي به وسيله‌ي مواد تشکيل دهنده‌ي برد الکتريکي محدود شده و از سرعت آن‌ها کاسته مي‌شود. اين پديده که به آن مقاومت الکتريکي مي‌گوييم در نهايت منجر به از دست رفتن انرژي و تبديل آن به گرما مي‌شود. با اين حال در ابررسانا به دليل صفر بودن مقاومت الکتريکي، هيچ گرمايي توليد نمي‌شود و اين مسئله زمينه را براي توليد سيستم‌هاي رايانه‌‌اي فوق سريع و قدرتمند فراهم مي‌کند. چرا که همين گرماي ناچيز سيستم‌هاي معمولي در ابررايانه‌ها و سيستم‌هاي محاسباتي بسيار تاثيرگذار بوده و منجر به افزايش هزينه‌ها و استهلاک نهايي سيستم مي‌شود.

ابررسانا چيز جديدي نيستند اما مقاله‌ي جديد شاهدي بر اين نکته است که رنيوم اندود شده احتمالاً بهترين گزينه حال حاضر براي ساخت صفحات مداري رايانه‌ها است. تعداد زيادي از مواد ابررساناي فعلي همانند سرب و جيوه، به سختي قابليت پذيرش کارهاي مکانيکي را دارند و در کنار دماي ذوب بسيار پايين، از قابليت لحيم‌کاري ضعيفي هم برخودار هستند. با تمامي اين‌ها، روش جديد به سادگي مي‌تواند گسترش يافته و از آن براي توليد انبوه قطعات استفاده شود.

در انتها بايد بگوييم که تيم مورد نظر براي ثبت اختراع روش جديدشان درخواست داده‌اند و در همين بازه‌ي کوتاه، تعدادي از غول‌هاي تکنولوژي و حاميان دولتي هم براي تامين مالي آن‌ها ابزار علاقه کرده‌اند.

منبع: شهر سخت افزار


1397/2/16

دزدي افکار= عقيم شدن فکر


ظرفيت محدود

زمان و مکان به اطلاع علاقمندان خواهد رسيد

                logo-samandehi
                آمار ماهانه: بازدید این صفحه: 20626 مرتبه نمایش این صفحه: 21272 مرتبه