位於華盛頓的實驗室最近在量子材料的生產上邁出了重要一步。太平洋西北國家實驗室 (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL) 成功設計並建造了高純度氣體轉換和純化系統，專門針對矽烷 (silane) 和鍺烷 (germane)。該實驗室透露，這兩種氣體對美國在量子信息科學及其他先進技術領域的研究和發展至關重要，並且在半導體行業中被用來沉積薄膜矽和鍺，用於先進計算芯片等應用。
這項投資旨在加強這些專門材料的供應鏈，這不僅僅是一項科學成就，更是對於「創世任務」(Genesis Mission) 的戰略必要性。辦公室主任 Christopher Landers 表示：「我們在 PNNL 的工作正面對提供必要的高純度材料以推動量子信息科學及其他國家重要領域的突破挑戰。我們正在為科學家和行業提供推動量子計算和人工智能創新的基礎工具。」
PNNL 也在持續研究進一步同位素富集矽烷和鍺烷，並利用增強熱擴散同位素分離技術 (TDIS)。該實驗室之前已經開發了用於富集氬和氯的系統，但根據新聞稿，還需要進一步的研究來安全設計和運行富集矽烷和鍺烷的 TDIS 系統。
PNNL 在 TDIS 系統中實施嚴格安全措施的專業知識包括開發自動控制系統，這些系統可以監測數百個過程變量，並在條件偏離目標水平時通知操作員。項目負責人 Mike Powell 表示：「富集矽的同位素稀釋是一個挑戰性問題，但我們仔細設計了系統和處理程序，以保持起始原料的同位素純度，直到最終的矽烷和鍺烷產品。」
PNNL 的研究和開發工作支持 IRP 包括設計、建造和運行專門系統，這項工作正在開發從商業可用的富集起始化合物到設備兼容的前驅氣體的途徑。為進一步加強供應鏈並改善效率，IRP 也在資助 PNNL 研究一種名為熱擴散同位素分離的技術。這種方法旨在直接富集這些氣體，簡化生產過程並降低雜質風險。
根據 PNNL 的說法，這項技術將確保研究人員和製造商能夠獲得更穩定的供應。這些在富集矽和鍺上的進展也將惠及其他多種先進技術，包括下一代半導體設備和其他精密材料。這一倡議突顯了 IRP 在建設專業材料韌性基礎設施方面的承諾。此外，IRP 還致力於進一步研究和開發，或與行業合作以改善這些材料，目標是實現目前商業上不具備的純度和規格。
