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学霸的模拟器系统: 第281章 铁基超导之后(求订阅求月票)

    中科院物理所D楼的这间会议室不大。
    装修风格还停留在上个世纪九十年代。
    深红色的木质护墙板有些发暗。
    巨大的椭圆形会议桌上铺着墨绿色的绒布。
    上面摆着几个掉漆的搪瓷茶缸和几包拆开的“中南海”。
    空气里弥漫着浓重的烟草味和陈茶的苦涩香气。
    那是几代科学家在这里燃烧脑细胞的味道。
    林允宁刚一进门,原本嗡嗡的低语声瞬间停了。
    十几道目光齐刷刷地投射过来,这些目光的主人,随便拎出一个都是能写进凝聚态物理教科书的名字。
    “允宁,你坐这儿。”
    赵振华拍了拍自己身边的空位,那是核心圈的位置。
    林允宁没敢托大,先是规规矩矩地向在座的各位前辈鞠了一躬,叫了一圈“老师好”,这才拉开椅子坐下。
    他注意到,坐在对面的冯德光院士正眯着眼打量他,手里的烟卷烧了一长截烟灰,就要掉在桌子上了。
    “大家都很忙,允宁还是刚坐了十几个小时的飞机,咱们寒暄就免了。”
    赵振华把手里的文件袋解开,从中抽出几张带着余温的图表,分发给众人,“这是昨天半夜刚跑出来的数据。
    “样品还是我们发表在《Nature》上的钍掺杂超导材料 Gdo.8Tho.2FeAsO,常压烧结, Tc onset 56.3K。
    “这证明了允宁之前的理论预测:通过钍(Th)掺杂引入的化学内压,不仅引入了电子,更关键的是它撑大了Fe-As四面体,优化了键角,使其更接近完美的109.47度。
    “我们手里现在握着全球最高温的铁基超导配方,而且是可重复,可量产的。”
    会议室里响起了一阵翻动纸张的沙沙声。
    虽然铁基超导弄出了一个大新闻,但在座很多老教授并未参与其中,只是看了论文。
    真正把具体数据拿在眼前的时候,那种震撼感依然压手。
    “日本人那边怎么样?”
    有人问了一句。
    “细野秀雄还在死磕镧系元素,TC卡在26K上不去。”
    潘建林院士喝了口茶,语气平淡却透着股傲气,“在铁基这条赛道上,他们已经被我们甩开了至少一个身位。”
    众人脸上都露出了笑意。
    多少年了,在基础科学领域,华夏人终于不再是跟跑者,而是领跑者。
    “但是,”
    赵振华话锋一转,手指在桌面上敲了敲,“今天把大家从全国各地叫来,可不是为了开庆功会。咱们得谈谈那个‘鬼影'。”
    他把那张电阻率各向异性的图表投到了投影幕布上。
    “这是我们在单晶样品上测到的数据。在正交相变温度 Ts之上,沿a轴和b轴的电阻率出现了明显的差异。按理说,在那个温区,晶格还是四方相,C4对称性应该是保持完好的,电子在两个方向上跑起来应该没区别才对。”
    “各向异性度达到了15%。”
    冯德光院士掐灭了烟头,眉头紧锁,语气严肃,“如果是杂质效应,不会这么规律。但这说明电子态的旋转对称性在晶格结构相变之前,就已经先破缺了?这不符合常规的朗道相变理论。”
    “会不会是.......向列相(Nematicity)。
    林允宁轻声吐出一个词。
    众人的目光再次聚焦到他身上。
    赵振华院士问道:
    “允宁,你有什么意见?”
    林允宁一笑:
    “有点不成熟的想法,还是先听听大家的意见吧。”
    赵院士拍了拍他的肩膀:
    “客气什么,你虽然年轻,但是论铁基超导理论,这屋子里谁敢说比你懂得多?你大胆说,咱们都是自己人,这儿也不是论资排辈的地方。”
    林允宁点点头,站起身走到白板前。
    【学霸模拟器启动】
    【课题:铁基超导体自旋涨落与电子向列相耦合机制解析】
    【注入模拟时长:50小时】
    【第5小时:你构建了各向异性的海森堡模型。你发现当温度接近结构相变点时,尽管晶格保持四方对称(C4),但自旋关联长在两个方向上开始出现差异。】
    【第20小时:你引入了自旋-向列耦合项。模拟显示,强的自旋向列涨落会提前打破电子态的旋转对称性(C4→C2),这就像是液晶分子在相变前预先排好了队。】
    【第45小时:计算完成。电阻率的各向异性并非来自晶格畸变,而是来自费米面的各向异性散射。这是自旋涨落驱动的电子本征态。】
    淡蓝色的光幕在他视网膜上展开,无数自旋箭头像是一群躁动的鱼,正在晶格的海洋中游动。
    他看到的不仅仅是静态的图表,而是那个微观世界里发生的动态演化。
    太阳穴微微刺痛,这是精神力瞬间高负荷运转的代价。
    林允宁拿起马克笔,照着脑海中那个清晰的图像,在白板上画了一个铁砷层的平面图,标出了铁原子的自旋排列。
    “各位老师,我们在做DFT计算的时候,发现了一个很有意思的现象。”
    林允宁一边画图,一边很平静地说道,“在TC之上,TS附近,虽然晶格还是四方结构,但自旋涨落已经开始选边站了。
    “自旋关联长度在两个方向上不再相等。E_a >E_b。这种自旋自由度的各向异性,通过自旋-晶格耦合(Spin-lattice coupling),提前驱动了电子态的对称性破缺。
    “简单来说,电子态的旋转对称性从C4降到了C2。”
    他在白板上写下了一个朗道自由能的展开式:
    F = ay^2 + by^4+cp^2+入44
    “其中,是向列序参量,∮是正交晶格畸变。因为耦合项入的存在,强的自旋向列涨落会诱导晶格畸变。
    “所以,我们看到的那个电阻差异,不是杂质,也不是测量误差。
    “那是??电子向列相(Electronic Nematic Phase)。这是自旋涨落机制主导高温超导的铁证。”
    会议室里安静了几秒,只有风扇转动的嗡嗡声。
    "Ising-nematic order..."
    冯德光院士喃喃自语,他摘下眼镜,揉了揉眼角,然后看向林允宁,眼神变得异常犀利,仿佛要看穿这个年轻人的灵魂:
    “年轻人,理论很漂亮。但这不仅是解释了现象,这是在动摇根基。
    “你的意思是,电声耦合那一套,在这里彻底失效了?我们搞了几十年的BCS理论,我们信奉的‘声子胶水”,都要扔进垃圾堆?”
    这是一个极其尖锐的问题。
    冯院士是电声耦合机制的坚定支持者。
    在这个项目开题会议的时候,就是他力主从电声耦合机制这个方向进行研究。
    这不仅是学术观点的分歧,更是新旧时代的碰撞。
    他在捍卫的,是那一代物理学家的信仰。
    林允宁放下笔,没有回避老人的目光,但也保持着晚辈的谦逊:
    “冯老,电声耦合在常规超导体里依然是基石,BCS理论并没有错,它是伟大的。
    “但在铁基这种强关联体系里,同位素效应微乎其微,这说明晶格振动不是主角。自旋涨落提供的配对胶水,强度要大得多。
    “我们不是在否定过去,我们是在拓展边界。物理学不就是这样吗?在旧地图的边缘,画出新的大陆。”
    冯德光沉默了一会儿,手里的打火机“啪嗒啪嗒”开合了几次,火苗在昏暗的会议室里忽明忽灭。
    最终,他长叹了一口气,把烟盒扔在了桌上。
    “老了,脑子了。”
    他摆了摆手,声音里透着一股英雄迟暮的悲凉,却又带着释然,“以前总觉得那是旁门左道,总想着用BCS理论去套一切。现在看来,还是你们年轻人的直觉准。数据摆在这儿,那就是真理。
    “以后这块阵地,交给你们了。”
    这一句话,相当于正式把华夏超导界学术话语权的接力棒,交了出来。
    赵振华适时地接过了话头,因为激动,他不小心把烟灰弹进了自己的茶杯里,但他看都没看,端起来喝了一大口,混着烟灰咽了下去:
    “既然机理明确了,那下一步怎么走?56K肯定不是终点,但肯定也不是那么好突破的。我们是不是该趁热打铁,把所有资源都砸在提升TC上?”
    “赵老,我有一些不同意见,仅供参考。”
    林允宁摇了摇头,重新拿起笔,在白板的空白处写下了两个大字????Topology(拓扑)。
    “提升TC当然重要,但我认为,这里藏着一个更大的宝藏。”
    他画了两条相交的能带曲线,展示了能带反转(Band Inversion)的过程。
    “在我们的计算中,如果对铁(Fese)或者铁蹄(FeTe)体系进行特定的掺杂,费米能级附近会出现能带反转。这意味着,它不仅仅是个超导体,它可能还是一个??拓扑超导体。
    “在这些体系的表面态或者磁通芯子里,我们有机会捕捉到一种特殊的准粒子??马约拉纳费米子(Majorana Fermion)。
    “它不仅是反粒子等于其本身的幽灵粒子,更是未来拓扑量子计算(Topological Quantum Computing)的基石。它的非阿贝尔统计性质,能天然免疫环境噪声。”
    林允宁转过身,看着在座的各位大佬,声音虽然不大,却透着股穿透力:
    “各位老师,各位前辈,如果我们能在实验室里造出这东西,那就不只是探索超导之谜的问题了。
    “那是开启下一次计算革命的钥匙。
    “现在美国人在做,日本人在做,欧洲人也在做。
    “但我们现在手里有最好的样品合成工艺,我们完全可以抢在他们前面。”
    “马约拉纳....."
    潘建林院士的手指在桌面上轻轻敲击,“这可是个硬骨头。要在超导体里找这玩意儿,就像是在大海里找一滴特定颜色的水。而且,为了这个理论上的“幽灵”,我们要投入多少资源?”
    “那也不能乱来!”
    冯德光院士再次一拍桌子,反对道,“停掉所有MBE机台去赌一个理论上的幽灵粒子?整个物理所不过日子了?现有的超导项目怎么办?研究生的毕业论文怎么办?”
    “冯老说得对。”
    林允宁当然不会硬顶,而是顺势给出了一个折中方案,“我们不需要停掉所有项目。只要腾出两台最好的MBE机台,并调配最强的生长工艺专家组成突击队。
    “因为我们有地图。”
    林允宁指了指自己的脑袋,“计算材料学已经帮我们排除了99%的错误路径。我在美国拥有目前最顶级的算力,只要摸索对了理论,总有机会开辟出一条正确的路。”
    赵振华深吸了一口气,看着林允宁那双充满自信的眼睛。
    “马约拉纳费米子啊......”
    老院士咬了咬牙,“值得赌一把!
    “李工,把咱们那两台最好的MBE腾出来,所有的机时优先给这个项目。
    “允宁,你负责提供理论参数,我们负责长样品。希望在我有生之年,能把这个“幽灵例子”从虚空中给揪出来。”
    会议一直开到了晚上十点。
    从具体的掺杂配方,到ARPES(角分辨光电子能谱)的观测方案,再到如何与国际同行竞争。
    每一个细节都被反复推敲。
    这是华夏科学界少有的高效时刻,没有官僚主义的拖沓,只有对真理的渴望和时不我待的紧迫感。
    散会后,林允宁感觉脑子有点缺氧,太阳穴突突直跳。
    他走出D楼,B夏夜的空气虽然闷热,带着一股还没散去的暑气,但比起会议室里的烟味还是要清新不少。
    路边的树上蝉鸣阵阵,远处偶尔传来几声关于奥运会的广播声,大街上到处是“北京欢迎你”的标语。
    “允宁,等一下。”
    赵振华追了出来,手里拿着一件外套,“累坏了吧?今天这场仗打得漂亮。”
    “还行。”
    林允宁揉了揉肚子,露出一个有点孩子气的笑容,“就是刚刚在脑子里跑了几个模型,耗电有点大。现在饿得前胸贴后背,特别想吃门口那个摊子上的煎饼果子,加两个蛋,多放脆饼那种。”
    赵振华愣了一下,随即哈哈大笑:
    “你这孩子……………行!走,我也没吃饱,我请你!加三个蛋!”
    一老一少,就在路灯下笑了起来,那个关于“上帝粒子”和“拓扑超导”的宏大蓝图,此刻都融化在了这充满了烟火气的煎饼香味里。
    “对了,”赵振华披上外套,“明天在燕大的报告,准备好了吗?我也会过去”
    “不用特意准备,都是讲熟了的东西。’
    “别大意。”
    赵振华语重心长地说,“燕大那帮学生,心气儿高着呢。尤其是数院和物院,号称疯人院,一个个眼睛都长在头顶上。有时候一些国际知名的大学者来了,也被几个本科生问得直瞪眼。
    “你虽然现在名气大,但要是拿不出真本事镇住他们,那帮小家伙可不买账。”
    “我明白。
    林允宁点点头,“我也正想见见他们。燕大里面,我还有几个以前高中的老熟人,现在都混得不错。”
    “好,很好”
    赵振华乐了,“我们这一代都老了,未来早完是你们年轻人的。你现在走在前面,要是有空,多点拨点拨他们。’
    林允宁看着老院士满头的白发,心中一暖。
    “您放心......”
    ......