当天,徐辰没有立刻去动那台stm。
科研实验室不是自家厨房,尤其是扫描隧道显微镜这种动輒几百万的设备,每一次使用都会有记录。谁什么时候开机,扫了什么样品,参数怎么设,图像文件保存在哪里,系统日誌里全都有。
如果是正常合作样品,那当然没问题。可徐辰手里那块系统奖励的“恆阻態导电高分子膜”,来歷实在没法解释。
总不能別人问起来,他说这是系统发的吧?
所以,徐辰很谨慎。
……
三天后的傍晚,物理学院的大楼里人渐渐少了。
大多数研究生要么去食堂乾饭,要么趁著夜色去未名湖畔谈恋爱。但对於凝聚態实验室这种“学术富士康”来说,机器是不可能停的。
张乐阳正带著两个师弟,在隔壁的超净间里灰头土脸地处理著徐辰提议的“界面限域掺杂”的新样品,忙得脚打后脑勺。
徐辰掐著这个点,慢悠悠地踱步来到了afm(原子力显微镜)和stm(扫描隧道显微镜)联合实验室。
“徐教授,您来啦!”张乐阳从隔壁探出半个身子,手里还拿著把防静电镊子,“afm和stm我已经帮您都预冷好了,探针也是新换的。您要看哪个样品?我帮您放进去进针?”
“不用麻烦了,师兄。你忙你的大工程去吧。“徐辰笑著摆了摆手,“我就是拿几块之前表面重构失败的废片,先用afm看看表面形貌,再用stm看看局域態密度(ldos)和应力的对应关係。这种机械活我自己来就行,免得耽误你们赶进度。”
“那行!”张乐阳现在对徐辰是绝对的信任和崇拜,而且自己这边的实验確实催得紧,也就没客气,“操作手册在桌上,有问题您隨时喊我!”
看著张乐阳的脑袋缩回了超净间,徐辰关上了实验室的门。
做戏做全套。徐辰並没有急著拿出自己真正要看的东西。他先是按照標准流程,从恆温柜里拿出了两块mn3sn的废片,熟练地粘上导电胶,放入真空腔,抽真空、降温、进针。
然后在电脑上煞有介事地先用afm扫了几张表面形貌图,再用stm进行了di/dv谱测量,將这些数据端端正正地保存在了实验室公用电脑的d盘里,甚至还建了个名为“徐辰_mn3sn_应力重构对比”的文件夹。
有了这些操作日誌和保存的数据,就算有人查设备的使用记录,也只会觉得徐教授確实是在严谨地验证之前的理论框架,挑不出一丝毛病。
做完这些铺垫,徐辰確认了一下实验室里没有无死角监控,这才不慌不忙地在脑海中唤醒了系统。
光芒一闪,他的手心里多了一个小巧的密封盒。
打开盒子,一块仅有邮票大小的薄膜静静地躺在里面。
……
第一眼看到它的时候,徐辰其实有点失望。
从肉眼来看,这就是一块大约一厘米见方、厚度不到两毫米的薄膜。顏色是一种很低调的暗金色,在实验室的日光灯下泛著极其微弱的金属光泽。表面看起来很光滑,但不是那种冷硬的金属光泽,反而有点类似於高端皮革或者某种复合纤维的那种哑光感。
徐辰用戴著丁腈手套的手指轻轻戳了戳它的边缘,触感竟然比想像中还要柔软坚韧得多。
这很奇怪。
既然系统明確標註它是一种“导电高分子膜”,可绝大多数的高分子聚合物比如塑料、橡胶等,怎么可能天然带有这种明显的金属光泽特徵?
徐辰深吸了一口气,拿起一根乾净的镊子,极其小心地將这块柔性薄膜固定在了afm的样品台上。
不过在装样品之前,他先是扫了一眼周围。確认没有监控摄像头,他才决定直接进行观察。
当然,他不能留下任何痕跡。这种超越时代至少十年的超级材料,一旦微观数据留存在这台公用电脑的硬碟里,哪怕只是被后来的研究生偶然看到一张异常的ldos图,都可能引来无法预料的麻烦。
所以他没有保存任何扫描的图像文件,而是仅凭肉眼和记忆力来观察和记录。在结束后,他还用正常的mn3sn样品再扫了一遍,覆盖掉临时缓存和参数记录。
人肉硬碟,绝对保密。
……
afm(原子力显微镜)的针尖在薄膜表面轻轻扫过,屏幕上浮现出了这块材料的三维表面形貌图。
徐辰瞪大了眼睛。
这不是他熟悉的原子级別图像。至少,屏幕上显示的绝不是普通晶体那种排列得整整齐齐、如同棋盘般规则的原子点阵。
屏幕上呈现的,是一种极其复杂的、多层次的纤维网络结构。最表层,是一些直径大约在10-100纳米之间的纳米纤维,它们以一种似乎是隨机、但又隱隱透著某种秩序的方式交织在一起。
但关键不在这些纤维本身,而在於纤维之间。
在纤维交叉的地方,存在著一种极其特殊的结构——看起来像是某种球形或者椭球形的纳米颗粒,大小大约在5-20纳米范围內。这些颗粒密集地分布在纤维的交界处,就像是无数个微小的“焊接点”。
隨后,徐辰切换到stm模式,准备获取这些结构的电子態信息。
隨著stm真空室的压力降至极限,针尖开始在极微小的尺度上扫过薄膜表面。屏幕上浮现出了这块神秘材料的局域导电性信息。
很奇怪的地方是,这些颗粒周围的隧穿电流信號异常强烈,甚至超过了纤维本身。
这意味著这些颗粒的导电性远高於周围的高分子基体。
徐辰的大脑飞速运转,调用著自己所掌握的物理知识。
他当然知道“导电高分子”的概念。目前学界最典型的例子,无非是通过碘掺杂的聚乙炔或是聚苯胺,它们的导电机制本质上是依赖高分子链上的π-π共軛电子云的跃迁。但那种传统材料的导电性通常有著极大的瓶颈,而且——这最关键——它们绝对不会在微观下自发形成这种明显的、具有独立几何形態的纳米颗粒节点!
除非……
徐辰的眼神忽然锐利起来。
除非,这些颗粒根本不是外界引入的简单掺杂物,而是这块高分子材料在合成时,其分子链在极度复杂的自组装机制下,自髮捲曲、摺叠而成的某种具备独立量子態的纳米复合结构!
他调整了stm的扫描参数,尝试获得更高的解析度,屏幕上的图像逐渐清晰。
那些球形颗粒的表面並不是光滑的,而是呈现出一种极其复杂的、近似分形的表面形貌。看起来就像是无数个更小的球形聚集在一起,形成了一个大的球形集合体。
这种结构……
徐辰脑子里闪过了一个词:自相似性。
这是分形几何的標誌特徵。
一个看似简单的球形颗粒,其实是由许多微球聚集而成;而这些微球本身,可能又是由更微小的纳米球聚集而成。层级递进,无穷无尽。
这种结构有个很重要的物理性质:极大的比表面积。
……