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第529章 物理学短板 二
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第529章 物理学短板 二 经验包来了

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    然而,科研进展却十分缓慢。
    想要在Mn3Sn上激发QAHE,就必须跨过一道极其残酷的物理门槛——降维。
    因为QAHE的本质是「边缘态导电」。如果是一大块三维的Mn3Sn,材料内部庞大的体电流就会直接把边缘的无损耗电流给短路掉。只有把材料狠狠削薄,降维到仅有几个原子层厚度的「二维薄膜」级别,才能逼迫电子乖乖地只在边缘的「零电阻高速公路」上跑。
    但绝望的地方恰恰就在这里。
    只要材料的厚度降到仅几个原子厚度的极限,表面的原子结构就会发生重构——翻译成人话就是:材料太薄了,表面那几层原子失去了上下层兄弟的拉扯约束,为了寻找更舒服的受力位置,它们就不愿意继续按照原来的队形站队了。
    原本Mn3Sn内部的原子排列,像一个完美咬合的三角结构。它之所以拥有奇异的拓扑性质,很大程度上依赖这种三角结构带来的C3旋转对称性,也就是转120度之后,它看起来仍然和原来一模一样。
    这种对称性,就是支撑拓扑量子态的钢铁骨架。
    一旦重构发生,原子队形一乱,精密的C3旋转对称性就被破坏了。对称性一破,那些赋予材料拓扑性质的深层几何结构就彻底坍塌,整个二维膜瞬间退化成了普通的金属。原本希望是零电阻的量子导体,转眼又变回了会发热丶有电阻的废料。
    ……
    全世界的顶尖实验室都在尝试不同的生长条件丶不同的稀土掺杂,试图保住那脆弱的对称性,但无一例外,全部没什么进展。
    所谓改变生长条件,就是调控材料在衬底上「长出来」的全过程。比如温度高一点还是低一点,蒸发源的通量快一点还是慢一点,衬底选蓝宝石丶钛酸锶还是别的晶格匹配材料,生长时的真空度丶退火时间丶冷却速率——每一个参数都可能影响表面原子最终站在哪个位置。
    至于掺杂,则是往原本的材料里塞进少量别的元素。物理学家的想法也很朴素:既然表面原子容易乱跑,那能不能塞一点稀土元素或者重元素进去,像给房梁加支撑一样,把原本快要散架的晶格结构钉住?又或者通过掺杂调整费米能级,把电子态推到最适合QAHE出现的位置?
    理论上,这些方法都有希望。但现实非常残酷。掺少了,没效果;掺多了,材料直接变脏。有的元素能稳住结构,却破坏拓扑能带;有的元素能打开能隙,却引入额外散射;有的样品今天测出来像是有希望,明天换一炉,结果就完全不复现。
    说白了,科研手段再先进,面对这种材料底层的相变,本质上依然是在用人力和时间去盲目试错。
    因为这不是一个可以通过改进工艺来解决的问题,这是材料底层热力学和对称性的硬约束。想要违抗热力学第二定律,光靠实验技巧是不够的——你需要数学。
    需要一个人,能从对称群的视角看透这个问题的本质,能设计出数学上的完美陷阱,去对抗不可逆的结构相变。
    遗憾的是,过去一年里,李丁平院士其实曾试过和几位数学家合作。但大多数数学家要么对凝聚态物理的具体细节不感兴趣,要么虽然感兴趣但缺乏那种能看穿物理本质的直觉。合作最终都以无疾而终告终。
    ……
    直到最近,李丁平听说徐辰那边的课题组刚刚结题,整组人还放了个长假。
    听到这个消息时,李院士足足沉默了十几秒。
    如果真要找一个有可能找到解法的人,那徐辰必然是最佳人选。
    只不过,如今的徐辰早已不是一年前那个可以随便使唤的外援了。
    李丁平站在MBE设备前,深吸了一口气,最终狠狠地咬了咬牙,给自己做足了心理建设。
    去他娘的面子!
    真要是能把室温QAHE这条路给蹚出来,刷刷老脸怎么了!
    就算请不动这尊大佛,过去套套近乎丶交流几句,总没坏处吧?
    想到这,这位老院士果断脱下了白大褂,转身走出了实验室,朝着未名湖对面的数学中心大步走去。
    ……
    李丁平院士敲开徐辰办公室门的时候,徐辰正坐在宽大的办公桌后,对着满桌散乱的A4纸发呆。
    那些纸上密密麻麻画满了流体力学边界层分离的涡流模型,以及对应的微局部分析框架。
    看到来人,徐辰微微一愣,随即心里不由得一乐:「诶,这不是我的物理经验包……哦不,是李丁平李老师来了么。」
    徐辰站起身来迎了上去:「李院士?您怎么来了。」
    李院士面带微笑,客套地寒暄了起来:「徐教授啊,好久没见了。我这正好路过,就顺便过来看看。没有打扰你的研究吧?」
    「李院士你这就见外了哈,我这随时欢迎啊,正好我这边最近也算告一段落了。「徐辰一边说,一边招呼李院士在沙发上坐下,顺手倒了杯茶。
    两人寒暄了一阵,回忆起了一年前合作Mn?Sn反常霍尔效应那段时光。李院士话里话外地感慨,说那段合作有多高效,数学的力量是如何在瞬间就化解了物理学的困顿。言辞间满是对徐辰的推崇,仿佛在铺垫什么。
    徐辰心中早已看穿了李院士的来意,这位泰斗级人物不会无缘无故来访,定是又遇到了新的难题。不过大家确实许久未见,当年在李院士组里薅经验也薅得挺爽,所以徐辰依然保持着小辈的客气,耐心地听着。
    ……
    「说起来,这一年多我可是天天盼着你能再来咱们物院转转啊。」李院士捧着茶杯,长长地叹了口气,语气里透着几分无奈和试探,「想当初咱们合作那个Mn?Sn项目,你那神来之笔的数学推导,直接把我们这帮人从死胡同里拉了出来。现在想想……唉,没了数学指路,我们这帮搞实验的简直就像是蒙着眼睛在悬崖边上乱撞。」
    李丁平一边诉苦,一边拿余光悄悄打量着徐辰的神色。他今天来可是做足了心理建设的,这话说得三分是真情流露,七分是高帽猛戴。
    他心里盘算得很清楚:要是徐辰顺着话茬问了,那一切自然水到渠成;要是徐辰装傻充愣不接茬,那他就只能舍下这张老脸来求人了。
    徐辰端着茶杯的手微微一顿,心想这位李院士哪里是来找他叙旧的,分明是又遇到难啃的骨头了。
    不过徐辰正愁物理学等级没法快速提升,李院士这可是送上门的经验包啊!
    想到这,徐辰嘴角勾起一抹恰到好处的温和笑意:「李老师,您这话就太折煞我了。大家都是为了科学探索嘛。听您这意思,最近实验室里又遇到什么棘手的麻烦了?要是不涉及机密的话,不如说来听听?我看看在数学上能不能帮着出点主意。」
    此话一出,李丁平的眼睛瞬间亮了,眼底爆发出阵阵精光,那看徐辰的眼神,热烈得简直就像是在看自家的宝贝大孙子。
    ……
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