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第327章 物质重构与工程优化的完美结合!材料的二次进化!(1 / 2)

燕京大学,物理学院,“秦之队”专属实验室。

时钟的指针,已经悄然滑向了深夜两点。

整个燕园,早已沉浸在一片静谧的酣梦之中,唯有这里,依旧灯火通明,人影绰绰。空气中,弥漫着浓郁的咖啡香气、各种化学试剂的复杂味道,以及……一股难以言喻的、属于科研攻坚战特有的紧张与亢奋交织的气息。

“第253号样品,测试结果出来了!”

负责进行强磁场临界电流密度(Jc)测量的李浩,猛地从测试台前跳了起来,声音因为激动而带着一丝沙哑,但更多的却是难以掩饰的……沮丧。

他将一张刚刚打印出来的Jc-B曲线图,重重地拍在中央的实验会议桌上,对着同样熬得双眼通红的团队成员们,有气无力地说道:“兄弟姐妹们,我……我尽力了。这批样品,咱们严格按照林博士最新优化的有机配体方案,以及钱教授他们理论组推算的‘最佳缺陷浓度’进行制备,烧结工艺也尝试了赵工提出的‘脉冲升温三段式退火法’,但结果……唉,你们自己看吧。”

众人闻言,心中都是一沉,纷纷凑过头去。

只见那张Jc-B曲线图上,代表临界电流密度的曲线,虽然相比最初的样品有了一些微不足道的提升,但在外加磁场强度超过5特斯拉后,依旧如同遭遇了“雪崩”一般,急剧下跌,最终在接近10特斯拉时,几乎已经衰减到可以忽略不计的程度。

“还是不行吗……”陈静喃喃自语,秀气的眉头紧紧蹙在了一起,眼中闪过一丝深深的疲惫与失落。这两个多月以来,他们几乎尝试了所有能够想到的优化方案,从材料组分到制备工艺,每一个环节都进行了无数次的调整与改进,但那该死的“强磁场失超”问题,却像一座无法逾越的大山,始终横亘在他们面前。

林婉清博士仔细地看着那条曲线,又对比了一下手中的样品制备记录,轻轻叹了口气:“从有机分子的角度来看,我们目前采用的这种‘π电子增强型刚性共轭大分子’,其本征的电子输运特性和与无机晶格的界面耦合强度,理论上应该已经接近最优了。如果连它都无法有效提升强磁场下的Jc,那……我暂时也想不出更好的分子设计方案了。”

赵铁柱这位精密仪器专家,也是一脸的郁闷,他挠了挠本就不太茂密的头发,说道:“设备方面,我老赵敢拍着胸脯保证,绝对是国内顶尖,国际一流!所有的测量参数都经过了反复校准,误差绝对控制在允许范围之内。这数据……应该真实反映了材料的本征性能。”

理论组的钱理群副教授和张伟博士,更是陷入了深深的沉思。他们构建的那些基于“传统缺陷钉扎理论”的优化模型,在一次次的实验失败面前,显得是如此的苍白无力。

“难道……我们真的遇到了无法克服的瓶颈?”张伟的语气中带着一丝不确定。

实验室内的气氛,一时间变得有些压抑。连续两个多月的昼夜奋战,无数次的失败与重来,即便是意志再坚定的科研人员,此刻也不免会产生一丝动摇和自我怀疑。

就在这时,一个平静而又充满力量的声音,打破了这令人窒息的沉默。

“各位,先别急着下结论。喝口水,吃点东西,稍微休息一下。”

秦风端着一个热气腾腾的砂锅,从实验室的小厨房里走了出来。砂锅里,是香气扑鼻的皮蛋瘦肉粥,旁边还配了几碟爽口的小菜和一盘金黄的葱油饼。

“这是我刚才让食堂大师傅帮忙开小灶熬的,大家忙了一天一夜了,先填饱肚子再说。”秦风将砂锅放在会议桌中央,招呼着众人。

看着秦风那依旧从容淡定、甚至还带着一丝轻松笑意的脸庞,团队成员们心中的焦躁与沮丧,仿佛也消散了不少。他们知道,只要有这位“主心骨”在,天就塌不下来。

众人默默地围坐过来,接过秦风递来的碗筷,开始享用这顿“战地宵夜”。温暖的粥水下肚,驱散了深夜的寒意,也稍稍缓解了身体的疲惫。

“秦哥(师兄/教授),”李浩一边呼噜呼噜地喝着粥,一边含糊不清地问道,“您……您是不是又有什么新点子了?看您这表情,好像一点都不担心啊。”

秦风微微一笑,将最后一块葱油饼塞进嘴里,慢条斯理地咀嚼着,直到所有人都吃得差不多了,他才用餐巾纸擦了擦嘴,开口说道:“担心?为什么要担心?我们现在遇到的问题,恰恰说明,我们之前的思路,可能……还不够‘颠覆’,还不够‘黑科技’。”

他站起身,走到那块巨大的智能白板前,拿起电子笔,在之前写下的那些关于“量子限域”、“人工能带”、“拓扑钉扎”等关键词旁边,又重重地写下了两个全新的词组:

“物质重构原理(初级)!”“工程优化(初级)!”

“这两个词,是我最近在……嗯,在研读一些‘跨时代’的物理学文献时,偶然看到的一些极具启发性的概念。”秦风脸不红心不跳地开始了他的“一本正经的胡说八道”。他当然不会告诉团队成员们,这两个听起来就高大上到不行的“原理”和“能力”,其实是他刚刚从“学神黑科技系统”的技能库里,用积攒下来的一部分学神积分,兑换出来的两个堪称“BUG级”的初级核心技能。

“物质重构原理(初级)”:该技能允许宿主在系统辅助下,对特定物质(目前仅限于宿主深度理解并掌握其核心制备工艺的材料体系)的微观结构,进行原子级别(或近原子级别)的、有目的性的、小范围内的精细调控与重构。包括但不限于:晶格缺陷的类型、浓度与空间分布的定向引入或消除;特定功能性原子或官能团在晶格中的精准掺杂与替换;材料内部微观界面结构的优化与重塑等。注:初级技能的调控范围和精度有限,且需要消耗一定的精神力和系统能量。

“工程优化(初级)”:该技能允许宿主在系统辅助下,对特定产品或材料的制备工艺流程,进行系统性的、全方位的分析与优化。包括但不限于:识别工艺流程中的瓶颈环节与冗余步骤;优化关键工艺参数(如温度、压力、时间、气氛、催化剂等);改进现有工艺设备或提出新型设备的设计理念;引入更高效、更节能、更环保的工艺路线等。注:初级技能的优化效果受限于宿主对相关工程技术的理解深度和系统数据库的完备程度。

这两个技能,单独拿出来任何一个,都足以在特定的科研领域掀起一场技术革命。而当它们同时被秦风掌握,并准备应用于“墨子一号”这种本就属于“黑科技”范畴的材料时,其产生的化学反应,简直是……难以想象!

“‘物质重构原理’,”秦风指着白板上的第一个词组,眼神中闪烁着一种近乎“造物主”般的光芒,“它的核心思想是,我们不应该仅仅满足于被动地接受材料‘天生’的微观结构,而是应该像一位精雕细琢的艺术家一样,主动地、有意识地、从最基础的原子层面,去‘设计’和‘构建’我们想要的材料结构!”

“比如,我们之前一直头疼的‘磁通钉扎中心’的问题。传统的缺陷钉扎,无论是引入晶界、位错,还是掺杂第二相纳米颗粒,其效果往往具有很大的随机性和不可控性。钉扎中心的尺寸、形状、密度、以及在材料内部的空间分布,都很难做到精确的调控。这就好比我们想在一块巨大的豆腐上扎一些小孔来固定绳子,但我们手里只有一把大锤子,一锤子下去,可能孔是有了,但豆腐也碎了,或者孔的位置和大小完全不是我们想要的。”

秦风这个生动的比喻,让众人都忍不住笑了起来,气氛也随之轻松了不少。

“但是,”秦风话锋一转,语气变得无比自信,“如果我们能够运用‘物质重构原理’,直接在原子尺度上,像‘搭积木’一样,精确地在我们‘墨子一号’的有机-无机复合晶格的特定位置,‘植入’或者‘构建’出一些具有特定尺寸、特定形状、特定化学成分、并且能够与磁通线产生最强相互作用的‘人造钉扎中心’呢?那效果,会不会截然不同?”

“在原子尺度植入人造钉扎中心?!”林婉清和钱理群这两位对材料微观结构和理论物理比较了解的专家,闻言都是倒吸一口凉气,脸上露出了难以置信的表情。

“秦……秦师兄,这……这怎么可能?”林婉清有些结巴地问道,“在原子尺度进行如此精确的结构调控,这……这已经超出了目前已知的任何一种材料制备技术的范畴了吧?就算是分子束外延(MBE)或者原子层沉积(ALD),也只能做到在二维平面上的层状生长控制,想要在三维体材料内部,像‘绣花’一样去植入特定的原子或原子团簇,这……这简直是神才能做到的事情啊!”

钱理群副教授也连连点头:“是啊,秦教授。从理论上讲,如果真的能实现这种‘原子级定制’的钉扎中心,那其钉扎效率和临界电流密度,确实有望得到数量级的提升。但是,其实验实现难度,恐怕……比我们之前讨论的那些‘拓扑钉扎’还要大得多啊!”

秦风微微一笑,并没有直接解释他将如何“在原子尺度植入钉扎中心”(他总不能说自己开了系统外挂吧),而是继续说道:“理论上的可行性,我们稍后再深入探讨。现在,我们再来看看第二个关键词——‘工程优化’。”