023 爆肝时刻
时间一天天过去,很快到了四月底。
森正浩通过实验发现扭角双层石墨烯的能带结构会接近于一个零色散的能带,从而可能导致在两个能带被半填充的时候,会经过一个金属-绝缘体转变,变成一个莫特绝缘体。
故此他打算对双层扭角石墨烯进行多种可行的掺杂方式,然后通过大量的实验去寻找一个能够在提高石墨烯载流子浓度的条件下,让石墨烯能够维持超导电性的方法。
再利用角分辨光电子能谱观察其微观结构,以此来研究电子-点的强关联效应。
理论上,这两个能带的位置应该是确定的,分别处在相对于石墨烯狄拉克点的负掺杂和正掺杂上。
如果这个课题完成,不仅能够解决高温超导问题,对于超导的机理研究也有很大帮助。
森正浩从试验台下来,脱下手上的橡胶手套,将这一次的实验数据详细记下,递给一旁的曹师兄。
揉了揉脖子,问道:“师兄,我们目前累计的数据有多少组了?”
曹师兄将电脑上的数据翻了翻,略显疲惫地开口回答道:“加上你刚做完的这一组,目前针对调控石墨烯载流子浓度的实验研究……累计了有198组的实验数据。另外还有老师过去几年其他超导课题的实验数据。”
他是真不知道自己这个小师弟做起研究来,是真不要命。
这样的实验做一组需要的时间又长,短则数个小时,长则一两天都有可能。
若不是老师经常过来,强制小师弟回家休息,估计小师弟都能住在实验室里。
自己也只能舍命陪君子了,和左世达轮流陪着小师弟进行实验。
不过这样的好处也显而易见,数据收集的进展迅速。
森正浩随即点点头:“数据量估计差不多了,师兄你将数据都拷贝到U盘,我试试看能不能建模了。”
虽然这期间他也希望能瞎猫碰到死耗子,偶然间就发现这常温超导材料。
材料学嘛,先意外弄出来材料,再通过对材料进行反推找到机理是一件很正常的事情。
但是很遗憾,幸运女神似乎并没有降临到他头上。
所以森正浩也只能踏踏实实地靠时间堆积实验数据。
……
回到家中,森正浩将U盘插入电脑,从抽屉中取出一叠A4纸,盯着电脑上的数据沉思了起来。
自从发现汞和锡等金属元素具有超导电性以来,近些年在常压下陆续发现的超导电性金属元素已经多达了几十种。
但是对于超导体材料的分类,目前并没有统一的标准。
一般来说,最常见的分类是以温度来进行区分的。
需要用液氦77K(-196°C)来冷冻才能达到临界温度的超导材料被称为低温超导;
用液氮77K(-196°C)来冷冻的,被称为高温超导;而室温下能达到超导的,被称为室温超导。
在低温超导体内,电子并不是单个地进行运动,而是以电声耦合形式形成配对,一般称之为库珀对。
库珀对的形成导致电流能够在材料表面无限制的流动,这也是低温超导形成的原理。
但这种配对的能量很弱,在10^-3eV量级,一般热能很容易打破,所以只有在低温下库柏对才能稳定存在。
在正常情况下,这些原子组成的固体中的电子之间是很稳定的,各个电子被看成是独立的,并不会相互影响。
就像太阳系内的行星一样,每一颗行星都有着自己遵循着自己的的运行轨道。
但以双层扭角石墨烯以为例,双层碳原子之间的电子轨道之间交叠,轨道上的电子相互靠近,静电能的增加将不能忽略。
于是便会产生电子间的强关联效应,这也导致了夹角之间发现许多新奇的物理现象。
森正浩认真的翻阅着电脑上的实验数据,手里不停的验算着电子间的强关联结构,沉浸在其中。
他相信脑海中的科技树指引,这是一条解释超导机理的路。
现在,他要做的就是尽自己最大的能力,在这条路上前进。
四月的羊城,天气反复无常。
窗外,天空乌云密布,笼罩着大地。
也不知道过了多久,雨终于停了,太阳在挪动着脚步,试图将自己的光辉穿透乌云重新洒向人间。
森正浩不知从何时起便停下了手中的笔,站在窗边望向远方,正出神的看着雨后那一道道透过乌云落在大地上的光。
望着缓缓在天际落下的夕阳,他的嘴角勾起了一丝笑容。
当丁达尔效应出现时,光便有了形状。
那一道道雨过天晴后从天空中透下的光,在引领着文明前进的方向。
森正浩低头看着桌上的草稿,脑中不断过滤实验数据。
掺杂双层石墨烯超导体中的超导一般是由费米面所承担,附近的载流子库层起到调节石墨烯平面物性的作用。
但由于电子强关联特性,掺杂石墨烯超导体的物理特性不能被现有的BCS理论进行描述。
所以他需要对这种强关联特性建立模型,并且对其中蕴含的多体电声的波函数进行求解。
书桌前,森正浩盯着电脑显示屏上的数据,眼神明亮,在脑海中完善着理论和想法。
和数学论证不同,针对材料物理的探索,并不需要很复杂的数学计算。
数学在这个过程中只是起到一个关键性的奠基作用,更多的是如何通过一套完善的理论,去解释相关的现象。
这个其实和理论物理有些像,就像爱因斯坦最初提出相对论一样,先给出了广义相对论最初的形式,然后再一点点完善。
而在完善相对论的过程中,通过引力场方程、马赫原理、时空图等方面的东西,利用数学工具来一点点的确认。
这便是所有的自然学科,研究到最后都要归根于数学的共性吧。
如果一套理论,无法在数学上做到逻辑自洽或者验证,那么这套理论也将崩塌。
望着电脑上的图像和数据,森正浩的眼眸越发深邃,如一片汪洋大海般,蕴藏了无数知识的海水。
迅速从抽屉中取出一叠新的稿纸,他拾起笔开始推演了起来。
黑色水笔在洁白的A4纸上落下一个个的字迹。
随着对超导材料多体电声子波函数的计算,森正浩的眼神也愈发平静了下来。
终于,他停下了手中的笔,脸上露出几分喜色,望向稿纸上的最后一行算式。
“这样一来,算是初步搞定了超导机理特性。”
看着稿纸上的理论和算式,森正浩长吐了一口气。
与此同时,他意识深处,一抹荧绿色的光芒缓缓浮现。
下一刻,他的意识再次来到了那个神秘的莹绿色空间。
树状结构上,一点晶莹白光缓缓亮起。
【超导材料:90%】
……