第一千二百四十九章 : 动量间隙与计算材料学~(第2/3页)
为关键的是这种周期性变化是自发的,即它们可以在没有外部能量输入的情况下持续进行。”
“这和光子晶体的光子带隙结构产生的能带效应完全不同。”
听到这话,童圣福教授也叹了口气,开口说道:“没办法,我们只能在现有的路径上一点点的往前摸索前进。”
“光子时空晶体虽然与光子晶体材料完全不同,但好歹也是从后者身上衍生出来的,沿着光子晶体的制备路线往前摸索总比随便找个方向抓瞎更合适。”
说到这,他停顿了片刻,抬头看向徐川,感慨着说道:“不过将时间反射这种具有时间平移对称性破缺特性,只有在广阔的宇宙中才能借助空间达到效果的理论集成到原子级别的结构上这种想法,怕也是前无古人后无来者了。”
“如果真能够做到的话,这将给材料的研发开辟出一条全新的道路!”
徐川笑了笑,道:“其实这就是对现有的材料维度进行操控,我们生活在三维宇宙中,材料也就有长宽高三个维度。而现有的材料结构基本都是对它们进行操控,我只不过是尝试性的将时间这个维度映入三维结构中来而已。”
“简单的来说就是将三维晶体的概念拓展到四维时空中,让物质在时间的维度上也周期性排列。并没有你想的那么复杂。”
童圣福摇摇头,道:“但在你之前可从未有人思考过材料还能这样研发,您能想到,这就是创意性的突破。”
徐川笑着道:“行了,这边的研究和实验就先交给你了,我先回去一趟。”
童圣福教授笑着道:“能否开辟一条材料研究的全新道路,希望都在您的身上了。”
徐川摆摆手,挥手走出了实验室。
带着整个光子时空晶体材料研究团队的希望,徐川回到了紫金山脚下的别墅中。
书房中,他打开了光子时空晶体结构的理论文件,盯着电脑上此前无极量子超算中心给出的模拟计算数据,陷入了沉思中。
作为一种介电介质结构,折射率会随时间发生较大的超快周期性变化的材料,理论上来说它在折射的过程中介质里面传播的波会经历时间反射和时间折射两种不同类型的传播。
而折射率的周期性调制使这些时间反射和时间折射发生干涉,从而在动量中产生带和带隙。
要想掌控介质中传递的时间反射和时间折射传递波,目前唯一的方案便是动量间隙。
但动量间隙这玩意儿在纳米级上的制备,似乎不是那么好解决的。
至少,比他想象中的要困难的多。
看着电脑屏幕上的模拟数据,盯着从脚下超算中心数据库中调取的计算材料学模型,徐川盯着它看了很久很久,皱着的眉头迟迟没有舒展开来。
许久之后,他轻轻的叹了口气,自言自语的开口道。
“如果说超表面动态调控和超表面加工路线路线都行不通的话,那么剩下的最好的方案就是化学法了。”
“还原法、电解法、羰基法、液相沉淀法、气相沉积法、热分解法.选哪一种?”
思索着,徐川率先在纸上叉掉了还原法、羰基法、热分解法这三种。
很简单,这三种方式都不适合光子时空晶体材料这种需要在基底上制备出动量间隙结构的材料。
“液相沉淀、气相沉积。”
思考了一会,他最终将目光落在了这两种制备方法上。
液相沉淀是通过化学反应使目标物质从溶液中析出,常见方式包括酸碱中和、盐析等等。
比如从饱和氯化钠(食盐)溶液中沉淀出食盐颗粒就是这种制备方法中的一种类型。
但液相沉淀产物多为无定形固相,粒径分布较宽,纯度受反应条件影响较大,很难在沉淀物上引导构造动能间隙结构。
“那么剩下的唯一方法就是气相沉积了。”
事实上,相对比液相沉淀法来说,气相沉积则更多用于高端材料制造如半导体芯片、光学涂层及超精细表面处理。
它的产品精度能够与光刻加工或光束加工相提并论。
但高精度气相沉积通常使用CVD化学气相沉积法,而这一方法需要800℃以上的高温,高温可能引起基体晶粒长大、力学性能下降或变形。
这也是徐川一开始没怎么考虑通过气相沉积法来制备光子时空晶体材料的原因。
因为一丁点的变形或缺点都会导致材料内部的动能间隙结构失效,导致时间反射过程无法正常进行。
但现在看来,不尝试也没有其他的办法了。
思索着,徐川翻开了一页新的稿纸,对照着从超算中心数据库中调取的计算材料学模型开始处理材料需要的数据。
所谓计算材料学精确计算材料的结构、类型等数据也并不是凭空就能想象出来的。
即便是徐川,也不可能仅仅凭借一纸一笔算出该用什么材料引导光子时空晶体材料在制备的过程中沉积出来特殊的动能间隙结构。
所谓计算材料学的正确用法,是先进行实验,然后通过具体的实验数据来借助计算机的强大运算力,从纳观、微观、介观等多尺度研究各分子的运动情况,进而推算出研究对象的宏观性能。
好在过去一个月的时间针对光子时空晶体的制备研究让他已经掌握了足够多的材料特性数据,足够以此为基础进行推衍了。
将注意力集中到面前的稿纸上,徐川一边通过超算处理着之前的实验数据,一边将这些数据转化成计算材料学可用的数据,再将其原始化后输入到脚下的量子超算中心。
值得一提的是,在无极量子超算中心建造的时候,他所居住的别墅脚下的超算也顺带着一起重建了
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