Nieuwe bouwsteen voor ultrasnelle supergeleidende elektronica
De schakeling die de Twentse en Duitse onderzoekers hebben gemaakt is een Flip-Flop: een schakelelement met een intern geheugen. Een artikel hierover verschijnt op 9 juni in Science.
In deze structuur wordt de informatie opgeslagen in de vorm van de richting van een magneetveld, dat spontaan wordt gevormd in ringvormige verbindingen tussen de hoge temperatuur supergeleider YBa2Cu 3O7 en de klassieke supergeleider Nb. Deze magneetvelden, ter grootte van zogeheten ‘halve flux- quanta’, ontstaan door de elementaire verschillen tussen deze twee supergeleidende materialen.
In eerdere publicaties in Nature (2003) en Nature Physics (2006) werden fundamentele aspecten van dit effect reeds door onderzoekers van de Universiteit Twente beschreven. Nu zijn de ringetjes ingebouwd in elektronische schakelingen, en kan de oriëntatie van de halve flux-quanta gecontroleerd worden omgeklapt bij elke elektronische puls die aan de ingang van de schakeling wordt aangeboden. De toestand van de Flip- Flop kan worden uitgelezen door een supergeleidende magneetveldsensor (SQUID) in de schakeling te integreren. Tevens kan de Flip-Flop zelf weer een puls afgeven naar een volgend elektronisch element, waardoor het mogelijk wordt complexe circuits te realiseren.
Een interessant aspect van de supergeleidende elektronica, die werkt volgens de principes van de ‘Rapid Single Flux Quantum’- architectuur, is de mogelijkheid van hele hoge schakelsnelheden. Daarmee moet in principe dataverwerking met enkele honderden Gigahertz mogelijk zijn. In deze architectuur was het tot nu toe nodig om voor elk geheugenelement apart een nauwkeurig bepaalde elektrische stroom aan te leggen, teneinde de twee toestanden (‘0’ en ‘1’) te realiseren.
De nieuwe schakeling heeft deze tweevoudige toestand van zichzelf en dus is de extra aangelegde stroom niet nodig. Daarnaast laat het gebruik van deze schakelingen een veel grotere tolerantie toe in allerlei ontwerpparameters dan de klassieke technologie. Het vervolg op het huidige onderzoek zal zich vooral richten op de hoogfrequente eigenschappen van deze schakelingen en op de realisatie van complexere structuren. Het onderzoek aan de Universiteit Twente is mede gefinancierd door NWO (vidi- subsidie voor professor Hans Hilgenkamp), stichting FOM, het NanoNed-programma en de European Science Foundation (ESF).
Figuur: Foto van een elektronische schakeling gebaseerd op een combinatie van de hoge temperatuur supergeleider YBa2Cu3 O7 (YBCO) en de klassieke supergeleider niobium (Nb). 
