第511章 你管這叫高溫超導?
合城,科學島。
兩個月的時間,說長不長,說短不短。
但是卻把李東忙來腳不沾地的。
他一邊要在陳先輝院士的攻關組裡面抓合成材料。
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一邊又要抓國家重大科技專項的籌備。
專項那邊已經走完了院士獨立評估。
第一期經費到帳以後,各個分系統的任務書拆解、指標凍結、接口約束這些東西,就全都要他這個總負責人來拍板。
可他人還在科學島這邊,分系統的課題負責人又分布在哈市到蓉城等六七個單位里,李東確實分身乏術。
所以這兩個月,爐子裡有料的時候,他就待在科學島。
爐子空下來的那幾天,他就鑽進保密會議室里開視頻會。
什麼風洞的排期啊,台架的分配啊,包括組員進組的名單審查、時序節點這些。
哪怕有薛其坤幫忙,他也得親自過一遍。 有時候一天要開三四場會。
不過還好,材料這邊的進展比他預想的要快一些。
攻關組這邊的幾個老手在拿到他給的合成路線以後。
上手的速度遠超他的預期。
7月初,攻關組這邊就把他當初在黑板上寫下的 5個式子變成了實物。
其中的籠形氫化物(la?.?y?.?)h??,它的超導條件是 175gpa,臨界溫度 215k。
雖然零下 58度,隨便一台工業冷櫃都能夠達到這個溫度,但是對壓力的要求太高。
因此被判為了廢料。
至於la?ni?o??δ和(li?.?fe?.?)ohfese。
它們一個臨界溫度大概在九十 k附近,但是卻要 16 gpa的壓力才能進入超導態。
而且和籠形氫化物一個毛病,離不開金剛石壓砧。
另一個倒是常壓就能超導,臨界溫度也只需要 42k。 看起來很美好。
可是它的合成只能走水熱法。
所以它的產物是亞穩相,遇潮就會分解,受熱也會分解。
所以別說做元器件了。
連拿出手套箱都活不過半天。
所以這兩個材料都被攻關組放棄了。
再加上之前已經做出的(nd?.?sr?.?)nio?。
五個裡面已經廢了四個。
直到最後一個(la?.?sm?.?)?(ni?.??cu?.??)?o?·hδ。
這是所有五個材料里,工序最磨人的一個。
至於磨人在哪呢?
首先,它是雙層鎳氧 rp相的母相合成。 rp相在凝聚態物理里是一類經典的層狀鈣鈦礦結構。
n = 2的雙層結構型,需要非常精準的化學計量比。
但凡有點偏差,它的產物就會混進 n =1或者 n =3的雜相層錯。
這個時候你再去跑 xrd圖譜的話,它上面的雜峰能讓人看出密集恐懼症。
而且這個材料里,釤的替位也很麻煩。
要知道,釤和鑭的離子半徑差了將近 5%。
如果兩個弄混了,晶格應力會讓燒結的過程中的擴散變得特別不均勻,一不留神,釤就會偏析到晶界上去。
這樣後面的步驟就全部白搭。
狄兆峰負責的快采合成線前後燒了九爐母相。
前面六爐全都是廢料。
「又偏析了」都快成了狄兆峰的口頭禪了。
最後還是林毅在旁邊給了他一個建議。 「狄研究員,要不我們把球磨的時間再延長兩個小時試試?不然的話前軀體粉混的不夠均勻。」
狄兆峰聽到這個建議,深深地看了林毅一眼。
這個想法可以啊。
隨後從第七爐開始,他們就把球磨的時間從 12小時又拉到了 18小時,煅燒分成了兩段,中間加了一次研磨。
不過這一爐雜項雖然少了,但並沒有完全消失。
直到第八爐的時候,終於才幹淨。
而且就算做出母相,也還是第一步而已。
接下來還有高氧壓退火,間隙氫化等各種問題。
當時林毅給李東抱怨的時候說,咱們就像在走鋼絲,而且鋼絲還是濕的。
攻關組前前後後一共做了 26爐氫化批次。
每一爐都由林毅守在爐管旁邊,每 40分鐘就記錄一次。
弄得這個小孩人都憔悴了。 最後 26爐,也只有 3爐里的樣品還保持著完整的固態。
而這三塊樣品里,又有一塊在跑 xrd的時候發現了雜相。
所以成功的只剩下兩塊。
一塊用來做破壞性表徵,另一塊用來做超導測量。
……
這兩塊簡直珍貴無比,因為攻關組所有的人都知道李東說過的,這個材料的超導條件他推不出來,必須實測。
所以當林毅把最後那一塊樣品焊上四根鉑絲引線的時候,實驗室里的人沒有一個人敢喘大氣。
四根引線焊完以後,林毅又測了一遍電阻,合格。
剩下的就交給了秦國維。
這一次,他們並沒有上金剛石壓砧。
因為李東之前給出了預判,這個材料如果能夠進入超導態,最有可能其實是在常壓附近。
秦國維把樣品放進了恆溫器,然後又檢查了一遍溫度計和引線,最後啟動了降溫程序。 和之前那幾個材料一樣,300k的時候電阻正常。
280k,電阻隨溫度下降。
250k的時候也和之前一樣,平穩下降。
直到 220k。
劉一鳴在報到這個溫度的時候,他的聲音突然尖銳了起來。
「下降速率變快了!」
這句話讓所有人都緊張了起來。
要知道電阻隨溫度下降本來就不稀奇,但下降的速度突然變快,這在普通的金屬里是不該出現的行為,除非……
這個材料正在逼近某種相變。
「215k!」
「210k,電阻還在加速下降。」
劉一鳴聲音都已經有點顫抖了。 唐越站在人群後面,忍不住問了一句。
「技術沒有問題吧?」
他問的這句話其實並不是廢話。
因為在超導領域的人都知道,這幾年關於室溫超導的烏龍鬧得還不夠多嗎?
今天突然有個團隊宣布常溫超導零電阻,明天就有個實驗室聲稱,不可能,復現失敗了。
後天又有一個團隊說是原始數據有問題。
每一次都搞得物理學界雞飛狗跳的。
所以超導圈的人現在看到電阻曲線往下掉,第一反應早就不是興奮了,而是懷疑。
「閉嘴!」
秦國維對著唐越低罵了一句。
「205k。」
劉一鳴還在繼續抱著數。 「202……」
他連最後一個單位都沒有說出來,就已經捂住了嘴。
因為屏幕上那條一直在往下走的電阻曲線,在 202k的位置上,突然指向 0。
常壓,202k!
實驗室里大概安靜了有 3秒鐘,然後所有人沒有歡呼,而是跑去檢查儀器。
最後,他們在忙活了一陣以後,發現儀器沒有任何的問題。
李東這時也站了起來說道。
「再測一遍。」
秦國維度點了點頭,然後又把樣品從恆溫器里取了出來,重新裝載,重新降溫。
依舊是 300、240、220,最後到 202的時候,電阻歸零。
再測……
結果依舊一樣,202k,歸零。 第四遍還是一樣,第五遍依舊一樣。
此時 squid磁化率測量的結果也出來了。
「203k以下,樣品呈現出完美的抗磁信號,磁化率接近-1。」
這就是邁斯納效應,超導體最本質的特徵之一。
再配合上零電阻的結果。
其實現在結論已經沒有任何懸念了。
常壓 203k,超導。
實驗室里安靜得可怕。
「哎,林毅,202k換算成攝氏度是多少來著?」
唐越有些懵逼地問著身旁的林毅。
他當然不是不知道,只是他現在已經失去了思考能力。
「啊?」 林毅也有點懵逼,他也知道怎麼換算,可是這會兒腦子裡一片空白的,就是反應不過來。
「零下七十一度。」
李東在旁邊補了一句。
然後唐越又很傻地問了一句。
「那乾冰的升華點是多少來著?」
李東瞥了他一眼,他已經開始懷疑攻關組最近是不是工作強度太大了,把人都給累傻了。
「194.7k,零下 78.5度。」
唐越點了點頭。
「哦。」
然後他猛地轉過頭來嚇了李東一跳。
「也就是說咱們這個材料,一塊乾冰就能把它干超導?」
要知道目前人類手裡真正能大規模應用的超導材料。 一般都是需要液氦或者液氮來冷卻的。
比如 nbti合金,nb?sn這些材料是核磁共振和粒子加速器里的主力軍。
它們的工作溫度就在 4.2k附近,必須泡在液氦里才行。
而氦這個東西吧,地球上九成以上的氦都是從天然氣里提取的。
本來就不多,華夏的氦又嚴重的依賴進口,液氦每升動不動就是幾百元,而一台普通醫用的 mri灌裝就要上千升。
配套的低溫機組造價就是幾十萬到上百萬,而且還是個電老虎。
至於一些什麼高溫超導、銅基、鐵基材料這些。
它們的臨界溫度倒是高一些,一般就在77k左右,也就是液氮的溫區。
液氮比起液氦那是便宜很多的,但一整套液氮循環系統,其實維護成本也很高。
就比如之前我們提到過的魔都那條超導輸電示範線。
而現在攻關組手裡的這塊(la?.?sm?.?)?(ni?.??cu?.??)?o?·hδ。
在常壓下,只需要零下 71度就能進入超導態。 這意味著什麼?
就像剛才唐越問的,在超市里隨便去買塊乾冰,它的升華溫度就是零下 78.5度。
什麼液氦站?什麼低溫機組?什麼維護費用?通通都不要。
幾塊錢就能將這個材料干出超導來。
就在李東準備回答唐越的這個問題的時候,實驗室的門被砰的一聲踹開了。
將近 70歲的陳先輝院士,一手扶著門,一手撐著膝蓋,大口地喘著氣。
他剛才還在隔壁樓開會呢。
秦國懷一個電話就給他打了過來,他當時都以為自己聽錯了。
常壓 202k,電阻曲線歸零。
這幾個詞能組合到一起嗎?
所以他也提出了和唐越一樣的疑問,是不是儀器出問題了?
不過當聽到 squid也出來了以後,陳先輝直接從大會上跑了。 此時他一邊喘著粗氣,一邊走到了電腦前,然後調出了原始測量數據。
五次降溫曲線全部在 202k歸零。
squid的磁化率數據,203k以下,負的 0.98。
就這幾個數據,他看了整整 10分鐘。
隨後開始哈哈大笑起來。
而此時實驗室里攻關組的所有人依舊在發呆。
不是他們不想慶祝,而是這個結果有點太科幻了。
如果說這個材料,它只比現有的高溫超導高個十幾 k,大家可能會興奮,會激動,甚至拍桌子。
但 203k。
這他媽叫高溫超導嗎?
一旦這種材料能夠量產,那聚變裝置的超導磁體再也不用泡在液氦里了。
光是冷卻系統的成本,就能砍掉一大半。 還有先生一直擔心的算力供電困局,數據中心那些電老虎,如果輸電線換成這種材料。
它傳輸消耗直接歸零。
醫用核磁共振也不再是大城市的三甲醫院的專屬了。
縣裡?不村裡的醫院說不定都能裝。
而且什麼超導電機、磁懸浮、儲能線圈,這些一直被冷卻成本卡住脖子的技術方向,一夜之間全都沒了。
正是因為這些東西太駭人聽聞了,所以在場的人生出了一種荒誕感。
就像有人告訴你,你中了胖胖的小橘的一套試卷,你第一時間不是高興,而是覺得這一定是詐騙!
此時,陳先輝院士終於停止了大笑,他立刻掏出手機,撥打了一個電話。
掛斷電話的不到 10分鐘實驗室的門又被人推開了。
這一次進來了一群人,他們每一個人都表情嚴肅,穿著統一的制服。
其中一個人和陳先輝確認了幾句,就對著實驗室里的所有人說道。
「請大家把手機交出來,統一保管。」 然後又看見李東。
「李東教授的除外。」
攻關組的人都一下沒反應過來,但他們不得不照做。
因為這些人的口袋裡鼓鼓囊囊的。
隨後,每個人面前就擺了一份保密承諾書,現場簽字。
在所有人都簽完字以後,陳先輝院士又開口說道。
「今天這間實驗室里發生的事情,從這一秒開始,誰也不許往外傳。」
「往外傳了,掉不掉腦袋我不知道,但我可以保證,誰傳出去這輩子也見不到太陽。」
直到大家聽到這句話以後,才從一種不真實的恍惚里反應了過來。
他們終於意識到一件事,剛才做出來的東西,牽扯太大了。
這可不是簡單的學術界的地震,這是幾十年一遇的戰略窗口。
誰能先把它變成產業,誰就能握住下一個時代能源格局的方向盤。 此時陳先輝朝李東使了個眼色,然後就往門外走。
李東也跟著他走了出去。
剛一出來,陳憲先輝院士就壓著聲音問道。
「李東教授,你是不是已經知道超導的配對機制了?」
在他看來,先不說今天這個逆天的材料,光是之前李東寫的那五個式子,做成的五種材料全部進入超導態。
就這一點,就能證明李東絕對不是隨便碰運氣推導出來的,絕對是有規律的。
李東看著陳先輝,認真地搖了搖頭。
「陳院士,我確實摸索到一些東西,但現在不確定,數據太少了,5個點過擬合的可能性很大。」
在統計學和機器學習里,有一個基本的概念。
就是數據太少,你想擬出的什麼規律都能擬出來。
但擬出來的東西很可能只是噪音的產物,換一組數據說不定就全廢了。
5個材料確實太少了。 陳先輝聽完李東的話,也點了點頭,沒有過多的追問。
他看著李東,平靜地說道。
「李東教授,從現在開始,這個實驗室就是你的家,你想怎麼弄,我們全力配合。」
……
當天夜裡 11點。
科學島材料計算聯合攻關組實驗室的一間獨立辦公室里。
李東坐在筆記本電腦的面前。
屏幕上現在是一張他自己整理的表格。
那上面是五個材料對應的結構處臨界溫度、臨界壓力、載流子濃度、特徵聲子頻率。
「哎,也不知道 5個材料的數據夠不夠啊。」
「管他的,試一試再說。」
想到這裡,李東就把 5個數據做了無綱領化的處理,然後開始嘗試用度坍縮的方法,把它們往一條廣義的電聲耦合泛函上去靠。 其實這也是李東受艾倫-戴恩斯公式的啟發想到的
傳統的 bcs理論只能處理常規超導體,對高溫超導無能為力。
但如果把配對強度寫成關於某個中間玻色子譜的泛函形式,就有可能跨越不同超導形式,找到一條底層的共性。
李東就這麼在草稿紙上寫寫畫畫,推導了 20多分鐘。
然後始終是覺得數據還不夠。
他又開始在公開的資料庫里調資料。
什麼 mgb2的超導數據啊,yba2cu3o7的數據……
這些現實里的超導材料,陳先輝都給了他足夠的權限,完全能夠查得到。
不過這些材料只能作為輔助。
因為它們不是思維沙盤給出的最優解。
這些超導材料他們全是碰運氣碰出來的。
可能恰好落在了能超導的區域裡,但並不處在最優的位置上。 各家實驗室的臨界溫度判據不統一,樣品的純度也參差不齊的,所以他們的數據里噪音遠比信息大。
調出了這些材料的資料以後,李東又把配對強度寫成中間玻色子譜的范函然後用最大熵方法,在弱約束條件下,重建譜函數的低階矩。
他就這麼算了又算,推了又推。
桌上的草稿紙也換了一疊又一疊。
窗外的夜色越來越深了,水庫對面的路燈也一盞一盞地滅了。
就在李東把第三輪計算推到跨材料族的耦合常數對比的時候。
一個他意想不到的東西出現——一個無量綱比值。
在裂基 rp相家族和籠形氫化物這兩個看起來完全不相干的材料族裡這個比值居然在收斂?
雖然它還沒有完全地穩定下來,但趨勢已經很清楚了。
算到這裡,李東的心跳已經開始加速了。
就在這個時候,他的手機開始瘋狂地震動起來。
李東先是一怔,然後微微一笑,拿起手機打開了青龍學習小組。 【警告:檢測到針對本群底層知識域的非授權解析行為。】
【解析對象:凝聚態電子配對。(權限未開放)】
【來源評估:智者端主動推演。】
【威脅評估中……】
【評估完成:該行為未違反群規。】
【建議措施:發放安撫性獎勵,以維持與智者端的協作穩定。】
李東看著這些群通告,慢慢的笑出了聲。
他當然知道自己和其他群友大概是有些不同的。
高斯的那些行為,其實和他現在的行為差不多,都是在動青龍學習小組裡最根本的東西。
結果高斯被群規則收拾得不要不要的。
而自己呢?他媽的還有獎勵。
就在他想著這些的時候,獎勵出現了。 【獎勵:數據遷移+1】
李東眉毛一挑。
就這?
打發叫花子?
他把手機就這麼放在了桌子的右上角,然後開始繼續算。
剛才那個無量綱比值還在那等著他挖掘呢。
他飛快地開始推演,手機又開始震動了,但這一次李東並沒有停。
他的注意力全部都在眼前的推導上,外界的一切信息都被他屏蔽掉了。
也不知道過了多久,李東終於放下了筆。
現在的草稿紙上,一個帶關聯修正項的廣義判據式被他寫了出來。
【tc /w?= a·λ_eff2· exp[?b(1+λ_eff)/(λ_eff?μ_c)]+Γ(ξ)(略)】
這個式子用人話解釋一下就是。 凡是配對由晶格振動主導的超導家族。
包括氫化物、雙層鎳氧、rp相,全部吻合
不過李東在將銅基超導和部分鐵基超導帶進去以後,發現這個式子還是會出現系統性的偏離。
這就意味著超導的底層機制至少還有兩條配對的通道。
他現在推導出來的這條判據,只能覆蓋其中一條。
另外一條是什麼?他不知道。
「還是差一點啊。」
李東嘆了一口氣。
而差的這一點,其實差的還蠻多的,因為這是一個未知的未知。
李東連自己缺的那個東西叫什麼,他都不知道。
不過有了這條判據,至少在晶格振動主導的那一族材料里,他已經有了自己的篩子。
就算其他人沒有思維沙盤,拿到這一條判據也能夠在這一類的超導材料中進行推導。 李東簡單地把草稿紙整理了一下,放進了一個保險柜里,然後才緩緩地拿起手機。
「來,我看看你要幹嘛?」
此時青龍學習小組裡,又多了幾條公告。
【警告:智者端協作穩定度持續下降,已觸發二級響應閾值】
【重新核算安撫方案】
【最佳獎勵已發放】
【獲得特殊物品:本源碎片】
【描述:一條未知的科技樹分支(未解鎖)】
【解鎖條件:???】
【備註:該分支成長方向,可由智者自行選擇。】