第1539章 原子陣列
第1539章 原子陣列
幾小時後，當天深夜。
常浩南俯身在一台精密的原位光學測量設備前，透過觀察窗，緊盯著內部雷射干涉儀投射出的光斑變化。
栗亞波則在一旁操作著電腦，屏幕上實時繪製著材料折射率隨雷射波長變化的曲線。
「老師您看，12A-03號樣品現在表現出的負折射率窗口非常清晰，就在這個近紅外波段。」栗亞波指著屏幕上陡然下探到負值區域的曲線。
常浩南微微點頭，但表情中的喜悅卻轉瞬即逝：「其他幾個呢？」
「12A-01和12A-04都失敗了，沒有出現負區。12A-02剛開始有微弱負值，但很快就消失了……」栗亞波快速切換著數據流，「12A-05和12A-03出現的時間差不多，但波動情況很不樂觀……」
如同栗亞波報告的那樣，六份剛完成強磁場極化處理的金屬基薄膜樣品，只有四份暫時顯現了負折射現象。
而其中三份，如同被戳破的氣泡，在幾分鐘內，屏幕上的負折射信號便劇烈波動，最終徹底消失，曲線回歸到平庸的正值區域。
只有一份樣品，編號A3，其負折射特性頑強地維持著，雖然強度也在緩慢衰減。
「三十分鐘了，A-3還在堅持，這已經是我們近期最好的結果之一。」栗亞波摘掉眼鏡，揉了揉鼻樑兩側。
他的聲音帶著些許疲憊，但更多還是無奈。「我們試過重複磁化失效的樣品，每次結果……就像是在抽籤。」
「結果沒有可重複性，是吧？」
常浩南知道負折射率材料的研製絕非一日之功，也不是自己前一階段的工作重點，但每個月的例行報告他還是全都認真看過的。
「是啊……」栗亞波在電腦上打開了一個文件夾，裡面是以樣品編號命名的、密密麻麻的一大片數據文件。
滑鼠滾輪滾動好幾次都翻不到底。
「從接手這個項目以來，我總共做過九百多次有效測試，其中只有兩次維持到了七天，當然最終還是失效了。」他嘆了口氣，「更麻煩的問題是，每次結束後的具體結果都不相同，上一次成功表現出負折射特性的樣品，很可能到了下一次試驗就轉化失敗，有時候想分析都無從下手。」
「把那些失敗和相對穩定的樣品，所有的透射電鏡（TEM）表徵結果調出來。」常浩南站起身，簡單活動了一下身體，「對比一下這兩類樣品的區別。」
栗亞波迅速操作電腦，打開了幾個成像文件。
常浩南湊上前來，想要看看微觀結構的差異。
但其中大約一半圖像都並不清晰，很難看出什麼有價值的東西。
「成像效果確實不太理想。」栗亞波主動解釋道，「其實那些最不穩定的樣品，在做完原位折射率測量後，特性就基本已經沒了，根本沒機會做TEM……我們能做的，都是相對堅持久一點的。」
屏幕上快速閃過一張張高分辨TEM圖像，顯示著材料內部人工誘導出的、具有特定周期性的晶格結構。
常浩南飛速瀏覽，眉頭緊鎖。
圖像解析度雖高，但那些真正游離、未定域的原子或電子，在靜態的TEM圖像中如同隱形，無法捕捉到它們動態的缺陷或排列的瑕疵。
他想要觀察的「缺陷」對比，在現有的表徵結果里則幾乎不存在。
「老師，您是不是有了新的思路？」
栗亞波敏銳地察覺到了常浩南那正在涌動的思緒。
「嗯……」常浩南點點頭，「剛才在辦公室的時候我說過，人工誘導周期性晶格的思路類似在沙灘上搭積木，一陣風就倒。」
栗亞波一臉認同：「確實如此，包括最開始從那台發動機上取下來的樣本，也在大約二十天後徹底失去了特性。」
「那麼。」常浩南的語氣興奮起來，「為什麼我們不換一種思路？為什麼不讓材料自己組織起來？」
「自己組織？」
栗亞波疑惑地重複。
「對！」常浩南從旁邊扯過一張紙，「利用光場本身！用特定波長、特定模式、足夠強的相干光去『驅動』材料中的原子或電子！不是我們人為地給它們設定晶格位置，而是讓它們在光場的作用下，通過相互作用，自發地、集體地調整自己的狀態，形成一個動態的、穩定的、與光場共振的超晶格！」
一邊說著，一邊還在紙上畫出了幾個光子激發的示意圖：
「想想玻色-愛因斯坦凝聚！想想超流態！那都是粒子在低溫下『集體行動』的宏觀量子現象！」
他的思路越來越清晰，語速也越來越快：
「能不能在特定的材料體系里，在光場的指揮下，誘導出某種類似的……光學超流態？讓原子不再各自為戰，而是作為一個整體，對光做出響應？這樣形成的介質，理論上可以完全沒有製造缺陷，是原始而純淨的！它的光學特性，可能遠超我們現在的想像！」
這個想法大膽而充滿顛覆性，讓栗亞波一時間聽得目瞪口呆。
好在他很快就回過神來，並意識到這個思路確實跳出了材料設計的傳統框架，直指原子操控的核心！
但構建原子陣列的難度極大，至少目前還沒有一種成功率很高的操作方式。
因此，不太可能直接驗證常浩南猜想的可行性。
只有反過來。
「也就是說，我們現在要證明，樣品的不穩定是源於原子層面的缺陷？」
「沒錯，正是關鍵！」常浩南對著屏幕上的模糊電鏡圖點了兩下，「最好能直接看見那些更不穩定的樣品里，原子排布更亂，缺陷更多，而相對穩定的則缺陷更少。只是現在的透射電鏡結果，還無法滿足這一點。」
TEM本來就無法表徵游離態原子，並且成像結果也是投射在二維平面上的，很難滿足如此苛刻且奇特的要求。
兩人陷入了短暫的沉默。實驗室里只有儀器低沉的嗡鳴。
「或許……原子探針層析技術（APT）？」常浩南突然開口，打破了寂靜，「它能保留單個原子的成分和位置信息！亞波，你之前做過APT表徵嗎？」
至少最近幾期報告裡，他不記得有APT相關結果。
「只對早期的幾批樣品做過……APT成本太高，耗時長，而且它只給原子的三維位置和成分，沒有晶格結構信息，對我們之前的研究幫助不大。」栗亞波撓了撓頭，「好在數據還都存著。」
「快，調出來！」常浩南立刻下令，「和同一樣品的透射電鏡結果對比著看！」
數據被迅速調出，兩個窗口並排顯示：左邊是APT輸出的原子位置三維點雲圖，色彩斑斕代表不同元素；右邊是同一樣品區域的透射電鏡圖像。
兩人屏息凝視，試圖將兩幅圖景進行迭加。
然而，失望很快襲來。
APT的點雲圖在三維空間上存在明顯的局部扭曲和拉伸，與透射電鏡圖像中顯示的晶格結構無法嚴絲合縫地互洽。
「畸變太嚴重了，」栗亞波皺眉，「完全對不上……就算選擇幾個歸零點勉強做一下拉伸，結果也會完全失去可靠性。」
房間裡再次安靜下來。
「要不……試試用算法校正APT數據……試著擬合一下？」
栗亞波滿懷希冀地看向旁邊的常浩南。
在他眼中，自家老闆在算法領域的能力堪稱一絕，曾經無數次化腐朽為神奇。
然而這一次，常浩南卻搖了搖頭：
「難……兩種設備不同，樣品製備工藝不同，測量順序也不同……四維坐標系都不一樣，事後校正就像隔山打牛，誤差只會越糾越大……」
說到這裡，他突然頓住。
很快，一個新的念頭破繭而出！
「除非……」常浩南深吸一口氣，「除非能把透射電鏡和原子探針，集成到一台設備里……」
「啊？」
栗亞波也不是顯微結構表徵領域的專家，聽見這個提議直接就是一個發懵。
「在透射電鏡下完成高分辨結構成像後，原位，就在同一個樣品、同一個位置、同一個坐標系下，直接進行原子探針層析。」常浩南在屏幕上比劃著名，「這樣就能用TEM清晰的晶格圖像作為地圖，去校正APT三維重構的局部畸變，輸出一個空間完美匹配的迭加結果！」
栗亞波已經習慣了這種知識流過大腦皮層的感覺，他很快忽略了自己不懂的細節部分，快速思考著技術路徑的可行性：
「但工程上……」他面露難色，「咱們實驗室現有的TEM和APT都是進口的……國產TEM剛起步，就那麼幾個型號，解析度也不夠頂尖，至於三維原子探針……國內根本還沒有商品化型號，上哪去定製這樣一台超級設備？」
顯微結構表徵領域的四大巨頭有三個來自北美，一個來自日本。
因此，儘管瓦森納協議早在十幾年前就名存實亡，但華夏方面一直以來也只能拿到產品，卻很難觸及到核心技術，研究起步也相對較晚。
「設備不是問題！」常浩南斬釘截鐵，「雖然負折射材料的研究本身是絕密，但這台設備其實沒那麼敏感……」
幾小時後，當天深夜。
常浩南俯身在一台精密的原位光學測量設備前，透過觀察窗，緊盯著內部雷射干涉儀投射出的光斑變化。
栗亞波則在一旁操作著電腦，屏幕上實時繪製著材料折射率隨雷射波長變化的曲線。
「老師您看，12A-03號樣品現在表現出的負折射率窗口非常清晰，就在這個近紅外波段。」栗亞波指著屏幕上陡然下探到負值區域的曲線。
常浩南微微點頭，但表情中的喜悅卻轉瞬即逝：「其他幾個呢？」
「12A-01和12A-04都失敗了，沒有出現負區。12A-02剛開始有微弱負值，但很快就消失了……」栗亞波快速切換著數據流，「12A-05和12A-03出現的時間差不多，但波動情況很不樂觀……」
如同栗亞波報告的那樣，六份剛完成強磁場極化處理的金屬基薄膜樣品，只有四份暫時顯現了負折射現象。
而其中三份，如同被戳破的氣泡，在幾分鐘內，屏幕上的負折射信號便劇烈波動，最終徹底消失，曲線回歸到平庸的正值區域。
只有一份樣品，編號A3，其負折射特性頑強地維持著，雖然強度也在緩慢衰減。
「三十分鐘了，A-3還在堅持，這已經是我們近期最好的結果之一。」栗亞波摘掉眼鏡，揉了揉鼻樑兩側。
他的聲音帶著些許疲憊，但更多還是無奈。「我們試過重複磁化失效的樣品，每次結果……就像是在抽籤。」
「結果沒有可重複性，是吧？」
常浩南知道負折射率材料的研製絕非一日之功，也不是自己前一階段的工作重點，但每個月的例行報告他還是全都認真看過的。
「是啊……」栗亞波在電腦上打開了一個文件夾，裡面是以樣品編號命名的、密密麻麻的一大片數據文件。
滑鼠滾輪滾動好幾次都翻不到底。
「從接手這個項目以來，我總共做過九百多次有效測試，其中只有兩次維持到了七天，當然最終還是失效了。」他嘆了口氣，「更麻煩的問題是，每次結束後的具體結果都不相同，上一次成功表現出負折射特性的樣品，很可能到了下一次試驗就轉化失敗，有時候想分析都無從下手。」
「把那些失敗和相對穩定的樣品，所有的透射電鏡（TEM）表徵結果調出來。」常浩南站起身，簡單活動了一下身體，「對比一下這兩類樣品的區別。」
栗亞波迅速操作電腦，打開了幾個成像文件。
常浩南湊上前來，想要看看微觀結構的差異。
但其中大約一半圖像都並不清晰，很難看出什麼有價值的東西。
「成像效果確實不太理想。」栗亞波主動解釋道，「其實那些最不穩定的樣品，在做完原位折射率測量後，特性就基本已經沒了，根本沒機會做TEM……我們能做的，都是相對堅持久一點的。」
屏幕上快速閃過一張張高分辨TEM圖像，顯示著材料內部人工誘導出的、具有特定周期性的晶格結構。
常浩南飛速瀏覽，眉頭緊鎖。
圖像解析度雖高，但那些真正游離、未定域的原子或電子，在靜態的TEM圖像中如同隱形，無法捕捉到它們動態的缺陷或排列的瑕疵。
他想要觀察的「缺陷」對比，在現有的表徵結果里則幾乎不存在。
「老師，您是不是有了新的思路？」
栗亞波敏銳地察覺到了常浩南那正在涌動的思緒。
「嗯……」常浩南點點頭，「剛才在辦公室的時候我說過，人工誘導周期性晶格的思路類似在沙灘上搭積木，一陣風就倒。」
栗亞波一臉認同：「確實如此，包括最開始從那台發動機上取下來的樣本，也在大約二十天後徹底失去了特性。」
「那麼。」常浩南的語氣興奮起來，「為什麼我們不換一種思路？為什麼不讓材料自己組織起來？」
「自己組織？」
栗亞波疑惑地重複。
「對！」常浩南從旁邊扯過一張紙，「利用光場本身！用特定波長、特定模式、足夠強的相干光去『驅動』材料中的原子或電子！不是我們人為地給它們設定晶格位置，而是讓它們在光場的作用下，通過相互作用，自發地、集體地調整自己的狀態，形成一個動態的、穩定的、與光場共振的超晶格！」
一邊說著，一邊還在紙上畫出了幾個光子激發的示意圖：
「想想玻色-愛因斯坦凝聚！想想超流態！那都是粒子在低溫下『集體行動』的宏觀量子現象！」
他的思路越來越清晰，語速也越來越快：
「能不能在特定的材料體系里，在光場的指揮下，誘導出某種類似的……光學超流態？讓原子不再各自為戰，而是作為一個整體，對光做出響應？這樣形成的介質，理論上可以完全沒有製造缺陷，是原始而純淨的！它的光學特性，可能遠超我們現在的想像！」
這個想法大膽而充滿顛覆性，讓栗亞波一時間聽得目瞪口呆。
好在他很快就回過神來，並意識到這個思路確實跳出了材料設計的傳統框架，直指原子操控的核心！
但構建原子陣列的難度極大，至少目前還沒有一種成功率很高的操作方式。
因此，不太可能直接驗證常浩南猜想的可行性。
只有反過來。
「也就是說，我們現在要證明，樣品的不穩定是源於原子層面的缺陷？」
「沒錯，正是關鍵！」常浩南對著屏幕上的模糊電鏡圖點了兩下，「最好能直接看見那些更不穩定的樣品里，原子排布更亂，缺陷更多，而相對穩定的則缺陷更少。只是現在的透射電鏡結果，還無法滿足這一點。」
TEM本來就無法表徵游離態原子，並且成像結果也是投射在二維平面上的，很難滿足如此苛刻且奇特的要求。
兩人陷入了短暫的沉默。實驗室里只有儀器低沉的嗡鳴。
「或許……原子探針層析技術（APT）？」常浩南突然開口，打破了寂靜，「它能保留單個原子的成分和位置信息！亞波，你之前做過APT表徵嗎？」
至少最近幾期報告裡，他不記得有APT相關結果。
「只對早期的幾批樣品做過……APT成本太高，耗時長，而且它只給原子的三維位置和成分，沒有晶格結構信息，對我們之前的研究幫助不大。」栗亞波撓了撓頭，「好在數據還都存著。」
「快，調出來！」常浩南立刻下令，「和同一樣品的透射電鏡結果對比著看！」
數據被迅速調出，兩個窗口並排顯示：左邊是APT輸出的原子位置三維點雲圖，色彩斑斕代表不同元素；右邊是同一樣品區域的透射電鏡圖像。
兩人屏息凝視，試圖將兩幅圖景進行迭加。
然而，失望很快襲來。
APT的點雲圖在三維空間上存在明顯的局部扭曲和拉伸，與透射電鏡圖像中顯示的晶格結構無法嚴絲合縫地互洽。
「畸變太嚴重了，」栗亞波皺眉，「完全對不上……就算選擇幾個歸零點勉強做一下拉伸，結果也會完全失去可靠性。」
房間裡再次安靜下來。
「要不……試試用算法校正APT數據……試著擬合一下？」
栗亞波滿懷希冀地看向旁邊的常浩南。
在他眼中，自家老闆在算法領域的能力堪稱一絕，曾經無數次化腐朽為神奇。
然而這一次，常浩南卻搖了搖頭：
「難……兩種設備不同，樣品製備工藝不同，測量順序也不同……四維坐標系都不一樣，事後校正就像隔山打牛，誤差只會越糾越大……」
說到這裡，他突然頓住。
很快，一個新的念頭破繭而出！
「除非……」常浩南深吸一口氣，「除非能把透射電鏡和原子探針，集成到一台設備里……」
「啊？」
栗亞波也不是顯微結構表徵領域的專家，聽見這個提議直接就是一個發懵。
「在透射電鏡下完成高分辨結構成像後，原位，就在同一個樣品、同一個位置、同一個坐標系下，直接進行原子探針層析。」常浩南在屏幕上比劃著名，「這樣就能用TEM清晰的晶格圖像作為地圖，去校正APT三維重構的局部畸變，輸出一個空間完美匹配的迭加結果！」
栗亞波已經習慣了這種知識流過大腦皮層的感覺，他很快忽略了自己不懂的細節部分，快速思考著技術路徑的可行性：
「但工程上……」他面露難色，「咱們實驗室現有的TEM和APT都是進口的……國產TEM剛起步，就那麼幾個型號，解析度也不夠頂尖，至於三維原子探針……國內根本還沒有商品化型號，上哪去定製這樣一台超級設備？」
顯微結構表徵領域的四大巨頭有三個來自北美，一個來自日本。
因此，儘管瓦森納協議早在十幾年前就名存實亡，但華夏方面一直以來也只能拿到產品，卻很難觸及到核心技術，研究起步也相對較晚。
「設備不是問題！」常浩南斬釘截鐵，「雖然負折射材料的研究本身是絕密，但這台設備其實沒那麼敏感……」