第361章 陳季常團隊上場
書名: 曾少年,我的系統是腦殘作者名: 梓楓紫燚本章字數: 2960字更新時間: 2024-07-07 10:29:00
大屏幕上的幻燈片開始切換,展示著常溫超導體的研制過程、實驗數據以及各項性能指標。當“臨界溫度高達79攝氏度”這一數據出現時,全場嘩然,掌聲雷動。這個數據意味著,在常溫下,這種材料就能實現超導現象,這將是材料科學領域的一次革命性突破。
林教授對著話筒,詳細闡述這項研究的背景、意義以及未來的應用前景。他的話語中充滿了自信和激情,讓在場的每一個人都感受到了科學的力量和魅力。
“就這樣,我們在陳季常博士的理論指導下,又按照他五年前的cvd石墨烯生成改良技術論文,經過一個多月的不懈努力,終于制備出來了真正意義上常溫超導體。”林教授激動地說,“這項技術的突破將極大地推動能源、交通、醫療等領域的發展,為人類社會的進步作出巨大貢獻。我和我的兩位弟子雖然只在這場震撼世界的發現中起了很小的作用,但依舊為此而感到深深的自豪。這枚金燦燦的軍功章上,永遠有我們三人的一角!”
他的話音未落,全場掌聲雷鳴!
無數閃光燈對著三人刷刷閃個不停,新聞記者們則忙碌地記錄著每一個細節,實時將這一消息迅速傳遞給全世界。
臺下的各位學者也爭相提問,問題焦點集中在如何用cvd改良技術生成單層石墨烯,林教授和兩位博士也耐心做了一一解答,并且強調陳季常五年前發表在《科學》上的那篇論文才是關鍵!
林教授和兩位博士在熱烈的掌聲中下場,接下來更加熱烈的掌聲給了昂首挺胸上場的三位年輕人,陳季常、陸欣儀和羅文坤。
“老大,我好緊張!”羅文坤的腿都在哆嗦。
“又不需要你發言,緊張個屁呀!站直保持微笑,這就是你今天的全部工作。”陸欣儀沒好氣地呵斥道。
“呵呵,坤坤,欣儀,今天可是我們的大場面,要名留史冊的。如果今天丟了丑,要被念叨十幾年甚至幾十年的!”陳季常笑著打趣說。
就在說笑之間,陳季常邁著六親不認的步伐走到了主席臺發言席。
“各位教授各位同學各位媒體的朋友們,大家好,我是陳季常。這位是我們團隊的陸欣儀博士,這位是羅文坤博士。他們也是我最親密的科研伙伴。很多人可能還記得,前年鋰枝晶問題的解決,也是我們三個利用數學物理計算機模擬試驗方法來找到了最適合的材料。其實在那以后,我們就開始了超導材料的研究工作。持續已經兩年時間了,在這兩年里,我們搭建了最合適的超導形成模型,并不斷用計算機模擬方法構建各種材料,用模擬實驗進行篩選。如果這種材料在模擬實驗里有不錯的超導特性,我們就在真實的實驗室里將它制造出來,再檢測它的超導特性。就這樣,在這兩年時間里,我們模擬了1281種材料,實際制造了103種材料,最終找到一種鑭釔銅氧高溫超導體,它在模擬實驗里超導臨界溫度為140K,實際制造出來,測量的臨界溫度是130.26K,算是打破了銅氧化物超導體的臨界溫度記錄!……”
陳季常從開頭開始說起,侃侃而談。大家卻沒有任何急迫的心理,雖然現在陳季常所說的似乎與三層夾心材料沒有什么關系,但大家都知道,他講這些肯定是有意義的,只需要耐心聽下去就行了。一時間,全場鴉雀無聲,只有陳季常的聲音在整個大禮堂回蕩。
大家想的沒錯,接下來陳季常就說到三層夾心結構的來源了。
“……
得到這種新的超導材料后,我們都很高興,畢竟這兩年多的辛苦篩選沒有白費,這也算得上一個很不錯的成績了。然而,欣喜過后,就面臨一個問題。難道我們尋找高溫超導材料就要繼續這樣漫無邊際地篩選下去嗎?盡管有計算機模擬手段來大幅度提高效率,但依舊是大海撈針,成與不成全憑運氣。
這時候,我和大家商議,覺得這兩年的篩選除了找到這個高溫超導材料外,其實最大的成果是我們構建了一個與現實實驗極為貼切的計算機模擬實驗模型。有了這樣一個模型,不只是讓我們能夠高效率的尋找新的高溫超導材料,更重要的是讓我們可以一幀一幀的查看材料超導時刻發生了什么,找出材料超導的真正原因。從而有的放矢,為尋找下一種材料指明前進的道路。在這樣的思想指引下,我們對鑭釔銅氧高溫超導體的超導數據進行了耐心細致的分析,力求找到它超導現象的機理。
……”
陳季常終于說到關鍵之處了,全場屏住呼吸,聽他詳細講述,這時候就連一根針掉在地上都能聽得見。
“……
我們都知道庫珀對(Cooper Pairs)的形成機理,在超導材料中,電子不是單獨運動的,而是成對地運動,這些對被稱為庫珀對。在超導狀態下,這些庫珀對可以無阻礙地通過材料,不受到材料的電阻影響。其中構成超導材料的關鍵在于費米能級與能隙:也就是在費米能級附近存在一個能隙,這意味著電子不能在這個能量范圍內單獨存在。這種能隙的形成與庫珀對的形成密切相關,并且導致電阻的消失。
我們的鑭釔銅氧材料之所以具備超導性,就在于特定的晶格結構和對稱性有利于庫珀對的形成和穩定。電子與晶格振動(聲子)之間的相互作用是超導性產生的關鍵。這種相互作用導致電子配對和電阻的降低。
在鑭釔銅氧材料中,通過摻雜鑭和釔改變材料的電子結構和超導性質,從而可以調整費米能級和能隙,從而影響超導溫度和其他性質。
所以,在鑭釔銅氧材料里,銅作為過渡金屬,起著最基礎的作用,它就好像是堅實的土地,承載著全部的元素。而氧就像是一條條四通八達的道路,鋪在土地上,引導電子按秩序前進。而鑭和釔這兩種稀土元素,都有大量的外層電子,但卻剛好相處于穩定態的兩端,鑭有極為微弱的推力,釔有極為微弱的拉力。就這樣一推一拉,電子就能以更加順暢的姿態通過了。
……”
講到這里,陳季常笑了一下,看著臺下正注視著自己的李若曦,講述道。
“
我們在研究了鑭釔銅氧高溫超導體的超導機理,發現這里面最制約電子高速運動的不是別人,正是氧元素。氧元素均勻分布在整個材料里面,靠著之間的聯系構建一條條羊腸小路。溫度必須要足夠低,讓別的元素不要那么活潑,才能給氧元素構建的小路讓開空間,讓這些羊腸小路可以連接起來,讓電子順暢地通過,這也就是銅氧化物超導的機理。
所以說,要想讓電子跑得更順暢,就得改變這種現象。可如何改變呢?我們暫時沒有思路。
然而,這天我早上起床,女朋友給我準備了三明治早餐。我一口咬下去,看著三明治的結構,突然有了靈感。
我們都知道石墨烯具有極高載流子遷移率的零帶隙半導體,并具有完美的狄拉克錐形能帶結構,它的導帶和價帶具有重合的狄拉點。石墨烯本身不具有超導特性,但石墨烯獨特的能帶結構,高載流子遷移率以及可通過人工層狀原子堆垛方法,實現扭曲角度而調控套疊石墨烯體系的微觀電子結構等特性,使其具備實現超導潛能。
如果我們用石墨烯作為三層結構的中間層,來代替鑭釔銅氧材料的氧原子,就能給游離電子建立一條暢通無阻的高速公路,具有更好的電子結構的可調控性和超導特性。
上層使用摻了微量鑭元素的銅合金,下層使用摻了微量釔元素的銅合金,游離電子就能在薄薄的石墨烯中間層兩邊形成庫珀對。三層石墨烯中的門調諧范霍夫奇點,將電子系統的自發鐵磁極化驅動為一種或多種自旋(Spin)電子和谷(Valley)電子特征。
……”
臺下李若曦微微一笑,心里甜絲絲的,雖然聽不懂陳季常所說的專業術語,但卻明白是自己給了他解決問題的靈感。
臺下也小聲議論起來了。
不少科學家已經敏銳地發現,之所以陳季常又敢想又敢干,關鍵在于他的計算機模擬實驗模型。有這個得力助手,他可以獲得大量實驗數據來分析原理,來構建匪夷所思的結構。這種材料就算再離奇再難制造,在計算機模擬里也只不過是一種材料模型罷了。付出的除了人力外,也就是計算機那點兒電費了。他可以用極少的代價構建材料,驗證材料。而最后,只需要針對性地在真實實驗室里建造出來罷了!