第1246章 動量間隙與計算材料學（1/2）

第1246章 動量間隙與計算材料學~

「又失敗了。」

實驗室，站在一台近場光學顯微鏡面前，盯著面前的測試數據看了一會後，徐川輕嘆了口氣，將圓偏振探測脈衝激發電子設備中的實驗樣品扔進了垃圾桶中。

不得不說，製備一份完美無瑕的光子時空晶體並不是那麼容易的事情。

即便是理論方面的難題他早就已經解決了，通過凝聚態物理領域建立的強關聯電子框架體系結合時間反射與電流多模激射結構理論上來說可以製備出最完整的光子時空晶體材料。

但實際上理論是理論，要將其轉變成實驗室中的操作卻是難上加難。

儘管理論上來說通過精確控制兩束不同顏色光，如一束紅色雷射和一束藍色雷射的偏振態、空間模式和相對相位，讓它們的電場矢量在時空演變中形成複雜的、打結的拓撲紋理，並周期性重複可以構建出規範的時空晶體間隙。

這種方法的優勢在於拓撲性質可調，可以實現高維信息編碼和新型光與物質相互作用。

但它的缺陷也很明顯，首先是高速時間調製的實現難度極大。

尤其在光學波段，需要皮秒甚至飛秒級的調製速度，對驅動源和調製器本身都是極大考驗。

其次是時空間隙的自組裝與外場誘導難度同樣極高，一旦有一個間隙錯亂，那麼整塊材料基本上會全部報廢掉。

要知道製備這種光子時空晶體使用的基地材料可是定製的超高純淨度的藍寶石片。

一塊小拇指指甲大小的藍寶石基底定製價格就高達大幾十萬，更別提在實驗過程中需要使用到的各種高精尖端設備了。

毫不誇張的說，每一次的製備實驗，不管成功與否都要耗費數百萬的資金。

而這近一個月的時間下來，其他人不說，光是他自己就進行了超過十五場的實驗，光是經費就用掉了差不多四千萬。

而除了他以外，晶體結構實驗室中也還有其他的科研人員同樣在進行類似的實驗。一個月下來消耗掉的經費超過了五個億。

如此誇張的投入，而且還是在單一的光子時空晶體的研發製備上，國內能夠支撐起來的恐怕也就星海研究院了。

像寧德時代投資2027年全年對鋰空氣電池實驗室的科研資金投入是102億，平均下來一個月就是5億，聽上去要超過了光子時空晶體材料的研究。

但實際上那102億是拆分到了眾多不同的項目上的。

比如研究鋰空氣電池正極界面反應機制，開發無碳自支撐材料（如單晶介孔NiO納米片、），優化電極性能。

或者是開發基於固態複合電解質的鋰空氣電池，實現室溫下四電子反應機制等等。

一個鋰空氣電池實驗室，涉及到的鋰空氣電池研究項目多達上百個。

平均下來每一個項目一年的研發資金也就一個億左右而已，一個月僅有850萬左右，還不到一千萬。

和光子時空晶體材料的製備實驗一個月直接消耗掉五個億遠遠沒法相比。

摘掉了穿戴著的實驗手套，徐川走到了實驗室的另一邊，看向了晶體結構實驗室的負責人，前些年從中山大學那邊挖過來的童聖福教授，開口問道。

「童教授，你這邊的情況如何了？」

目前晶體結構實驗室對光子時空晶體的研究製備主要走兩個方向，一個是他自己負責的以高純淨度藍寶石作為基地進行雙色光場編織拓撲紋理到超表面動態調控的方案。

另一個則是童聖福教授帶領的團隊採用電子束光刻、離子刻蝕等微納加工技術製作納米天線陣列的超表面加工路線。

現在他這條路差不多走到了盡頭，動態調控的方案雖然的確可以做到對光子時空間隙的調控，但精細度遠遠達不到要求。

實驗室中，正盯著目前電腦屏幕上的實驗數據皺著眉頭思索著什麼的童聖福教授搖了搖頭，開口回道。

「情況並不是很樂觀，無論是電子束光刻還是離子刻蝕這些加工技術的精度都不夠。」

「我看過兩條路線最近這一周的實驗研究數據，超表面加工路線的精度還比不上您嘗試動態調控方案。目前能製備出來的光子時空晶體結構僅僅是個位數納米級別的，遠達不到要求。」

說到這，童聖福教授轉過身來，看向徐川，皺著眉頭開口道：「如果想要嘗試在光刻加工的這條路上提升精度，或許我們應該嘗試一下光刻機的線路。」

「雖然光刻機的精度遠比不上電子束直寫的超高精度，但它的穩定性和可控性更好，也更適合大規模的批量化生產。」

聞言，徐川輕輕的搖了搖頭，開口道：「光刻機雖然能夠做到納米級的超精細加工，但它和時空晶體結構間隙的處理不是同一條路線。」

「而且使用光刻機對時空光子晶體的結構進行加工的話，你還需要研究出來超潔淨化學試劑、光掩膜版、蝕刻液等材料。難度不會比現有的離子刻蝕加工技術低。」

說到這，徐川停下來思索了一下，接著道：「不過這或許可以嘗試一下，我這邊讓人去魔都微電子那邊購買幾台14納米的光刻機過來。」

「到時候這條路線由你帶人嘗試一下。」

童聖福教授點點頭，道：「可以，那您呢？」

徐川想了想，開口道：「我準備從計算材料學的路線上再嘗試一下，看看是否能夠找到一些其他的線索。」

「我有預感，現有基於光子晶體材料的加工路線和方案放到深入延展的光子時空晶體結構上是行不通的。」

「時間反射需要周期性的結構變化，可以讓它們在時間維度上表現出周期性的變化，而不是在空間上。」

「最為關鍵的是這種周期性變化是自發的，即它們可以在沒有外部能量輸入的情況下持續進行。」

「這和光子晶體的光子帶隙結構產生的能帶效應完全不同。」

聽到這話，童聖福教授也嘆了口氣，開口說道：「沒辦法，我們只能在現有的路徑上一點點的往前摸索前進。」

「光子時空晶體雖然與光子晶體材料完全不同，但好歹也是從後者身上衍生出來的，沿著光子晶體的製備路線往前摸索總比隨便找個方向抓瞎更合適。」

說到這，他停頓了片刻，抬頭看向徐川，感慨著說道：「不過將時間反射這種具有時間平移對稱性破缺特性，只有在廣闊的宇宙中才能藉助空間達到效果的理論集成到原子級別的結構上這種想法，怕也是前無古人後無來者了。」

「如果真能夠做到的話，這將給材料的研發開闢出一條全新的道路！」

徐川笑了笑，道：「其實這就是對現有的材料維度進行操控，我們生活在三維宇宙中，材料也就有長寬高三個維度。而現有的材料結構基本都是對它們進行操控，我只不過是嘗試性的將時間這個維度映入三維結構中來而已。」

「簡單的來說就是將三維晶體的概念拓展到四維時空中，讓物質在時間的維度上也周期性排列。並沒有你想的那麼複雜。」

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