第534章 物理學短板 七 系統物品研究1
當天，徐辰沒有立刻去動那台STM。
科研實驗室不是自家廚房，尤其是掃描隧道顯微鏡這種動輒幾百萬的設備，每一次使用都會有記錄。誰什麼時候開機，掃了什麼樣品，參數怎麼設，圖像文件保存在哪裡，系統日誌里全都有。
如果是正常合作樣品，那當然沒問題。可徐辰手裡那塊系統獎勵的「恆阻態導電高分子膜」，來歷實在沒法解釋。
總不能別人問起來，他說這是系統發的吧？
所以，徐辰很謹慎。
……
三天後的傍晚，物理學院的大樓里人漸漸少了。
大多數研究生要麼去食堂乾飯，要麼趁著夜色去未名湖畔談戀愛。但對於凝聚態實驗室這種「學術富士康」來說，機器是不可能停的。
張樂陽正帶著兩個師弟，在隔壁的超淨間裡灰頭土臉地處理著徐辰提議的「界面限域摻雜」的新樣品，忙得腳打後腦勺。
徐辰掐著這個點，慢悠悠地踱步來到了AFM（原子力顯微鏡）和STM（掃描隧道顯微鏡）聯合實驗室。
「徐教授，您來啦！」張樂陽從隔壁探出半個身子，手裡還拿著把防靜電鑷子，「AFM和STM我已經幫您都預冷好了，探針也是新換的。您要看哪個樣品？我幫您放進去進針？」
「不用麻煩了，師兄。你忙你的大工程去吧。「徐辰笑著擺了擺手，「我就是拿幾塊之前表面重構失敗的廢片，先用AFM看看表面形貌，再用STM看看局域態密度（LDOS）和應力的對應關係。這種機械活我自己來就行，免得耽誤你們趕進度。」
「那行！」張樂陽現在對徐辰是絕對的信任和崇拜，而且自己這邊的實驗確實催得緊，也就沒客氣，「操作手冊在桌上，有問題您隨時喊我！」
看著張樂陽的腦袋縮回了超淨間，徐辰關上了實驗室的門。
做戲做全套。徐辰並沒有急著拿出自己真正要看的東西。他先是按照標準流程，從恆溫櫃裡拿出了兩塊Mn3Sn的廢片，熟練地粘上導電膠，放入真空腔，抽真空、降溫、進針。
然後在電腦上煞有介事地先用AFM掃了幾張表面形貌圖，再用STM進行了dI/dV譜測量，將這些數據端端正正地保存在了實驗室公用電腦的D盤裡，甚至還建了個名為「徐辰_Mn3Sn_應力重構對比」的文件夾。
有了這些操作日誌和保存的數據，就算有人查設備的使用記錄，也只會覺得徐教授確實是在嚴謹地驗證之前的理論框架，挑不出一絲毛病。
做完這些鋪墊，徐辰確認了一下實驗室里沒有無死角監控，這才不慌不忙地在腦海中喚醒了系統。
光芒一閃，他的手心裡多了一個小巧的密封盒。
打開盒子，一塊僅有郵票大小的薄膜靜靜地躺在裡面。
……
第一眼看到它的時候，徐辰其實有點失望。
從肉眼來看，這就是一塊大約一厘米見方、厚度不到兩毫米的薄膜。顏色是一種很低調的暗金色，在實驗室的日光燈下泛著極其微弱的金屬光澤。表面看起來很光滑，但不是那種冷硬的金屬光澤，反而有點類似於高端皮革或者某種複合纖維的那種啞光感。
徐辰用戴著丁腈手套的手指輕輕戳了戳它的邊緣，觸感竟然比想像中還要柔軟堅韌得多。
這很奇怪。
既然系統明確標註它是一種「導電高分子膜」，可絕大多數的高分子聚合物比如塑料、橡膠等，怎麼可能天然帶有這種明顯的金屬光澤特徵？
徐辰深吸了一口氣，拿起一根乾淨的鑷子，極其小心地將這塊柔性薄膜固定在了AFM的樣品台上。
不過在裝樣品之前，他先是掃了一眼周圍。確認沒有監控攝像頭，他才決定直接進行觀察。
當然，他不能留下任何痕跡。這種超越時代至少十年的超級材料，一旦微觀數據留存在這台公用電腦的硬碟里，哪怕只是被後來的研究生偶然看到一張異常的LDOS圖，都可能引來無法預料的麻煩。
所以他沒有保存任何掃描的圖像文件，而是僅憑肉眼和記憶力來觀察和記錄。在結束後，他還用正常的Mn3Sn樣品再掃了一遍，覆蓋掉臨時緩存和參數記錄。
人肉硬碟，絕對保密。
……
AFM（原子力顯微鏡）的針尖在薄膜表面輕輕掃過，屏幕上浮現出了這塊材料的三維表面形貌圖。
徐辰瞪大了眼睛。
這不是他熟悉的原子級別圖像。至少，屏幕上顯示的絕不是普通晶體那種排列得整整齊齊、如同棋盤般規則的原子點陣。
屏幕上呈現的，是一種極其複雜的、多層次的纖維網絡結構。最表層，是一些直徑大約在10-100納米之間的納米纖維，它們以一種似乎是隨機、但又隱隱透著某種秩序的方式交織在一起。
但關鍵不在這些纖維本身，而在於纖維之間。
在纖維交叉的地方，存在著一種極其特殊的結構——看起來像是某種球形或者橢球形的納米顆粒，大小大約在5-20納米範圍內。這些顆粒密集地分布在纖維的交界處，就像是無數個微小的「焊接點」。
隨後，徐辰切換到STM模式，準備獲取這些結構的電子態信息。
隨著STM真空室的壓力降至極限，針尖開始在極微小的尺度上掃過薄膜表面。屏幕上浮現出了這塊神秘材料的局域導電性信息。
很奇怪的地方是，這些顆粒周圍的隧穿電流信號異常強烈，甚至超過了纖維本身。
這意味著這些顆粒的導電性遠高於周圍的高分子基體。
徐辰的大腦飛速運轉，調用著自己所掌握的物理知識。
他當然知道「導電高分子」的概念。目前學界最典型的例子，無非是通過碘摻雜的聚乙炔或是聚苯胺，它們的導電機制本質上是依賴高分子鏈上的π-π共軛電子云的躍遷。但那種傳統材料的導電性通常有著極大的瓶頸，而且——這最關鍵——它們絕對不會在微觀下自發形成這種明顯的、具有獨立幾何形態的納米顆粒節點！
除非……
徐辰的眼神忽然銳利起來。
除非，這些顆粒根本不是外界引入的簡單摻雜物，而是這塊高分子材料在合成時，其分子鏈在極度複雜的自組裝機制下，自髮捲曲、摺疊而成的某種具備獨立量子態的納米複合結構！
他調整了STM的掃描參數，嘗試獲得更高的解析度，屏幕上的圖像逐漸清晰。
那些球形顆粒的表面並不是光滑的，而是呈現出一種極其複雜的、近似分形的表面形貌。看起來就像是無數個更小的球形聚集在一起，形成了一個大的球形集合體。
這種結構……
徐辰腦子裡閃過了一個詞：自相似性。
這是分形幾何的標誌特徵。
一個看似簡單的球形顆粒，其實是由許多微球聚集而成；而這些微球本身，可能又是由更微小的納米球聚集而成。層級遞進，無窮無盡。
這種結構有個很重要的物理性質：極大的比表面積。
……
科研實驗室不是自家廚房，尤其是掃描隧道顯微鏡這種動輒幾百萬的設備，每一次使用都會有記錄。誰什麼時候開機，掃了什麼樣品，參數怎麼設，圖像文件保存在哪裡，系統日誌里全都有。
如果是正常合作樣品，那當然沒問題。可徐辰手裡那塊系統獎勵的「恆阻態導電高分子膜」，來歷實在沒法解釋。
總不能別人問起來，他說這是系統發的吧？
所以，徐辰很謹慎。
……
三天後的傍晚，物理學院的大樓里人漸漸少了。
大多數研究生要麼去食堂乾飯，要麼趁著夜色去未名湖畔談戀愛。但對於凝聚態實驗室這種「學術富士康」來說，機器是不可能停的。
張樂陽正帶著兩個師弟，在隔壁的超淨間裡灰頭土臉地處理著徐辰提議的「界面限域摻雜」的新樣品，忙得腳打後腦勺。
徐辰掐著這個點，慢悠悠地踱步來到了AFM（原子力顯微鏡）和STM（掃描隧道顯微鏡）聯合實驗室。
「徐教授，您來啦！」張樂陽從隔壁探出半個身子，手裡還拿著把防靜電鑷子，「AFM和STM我已經幫您都預冷好了，探針也是新換的。您要看哪個樣品？我幫您放進去進針？」
「不用麻煩了，師兄。你忙你的大工程去吧。「徐辰笑著擺了擺手，「我就是拿幾塊之前表面重構失敗的廢片，先用AFM看看表面形貌，再用STM看看局域態密度（LDOS）和應力的對應關係。這種機械活我自己來就行，免得耽誤你們趕進度。」
「那行！」張樂陽現在對徐辰是絕對的信任和崇拜，而且自己這邊的實驗確實催得緊，也就沒客氣，「操作手冊在桌上，有問題您隨時喊我！」
看著張樂陽的腦袋縮回了超淨間，徐辰關上了實驗室的門。
做戲做全套。徐辰並沒有急著拿出自己真正要看的東西。他先是按照標準流程，從恆溫櫃裡拿出了兩塊Mn3Sn的廢片，熟練地粘上導電膠，放入真空腔，抽真空、降溫、進針。
然後在電腦上煞有介事地先用AFM掃了幾張表面形貌圖，再用STM進行了dI/dV譜測量，將這些數據端端正正地保存在了實驗室公用電腦的D盤裡，甚至還建了個名為「徐辰_Mn3Sn_應力重構對比」的文件夾。
有了這些操作日誌和保存的數據，就算有人查設備的使用記錄，也只會覺得徐教授確實是在嚴謹地驗證之前的理論框架，挑不出一絲毛病。
做完這些鋪墊，徐辰確認了一下實驗室里沒有無死角監控，這才不慌不忙地在腦海中喚醒了系統。
光芒一閃，他的手心裡多了一個小巧的密封盒。
打開盒子，一塊僅有郵票大小的薄膜靜靜地躺在裡面。
……
第一眼看到它的時候，徐辰其實有點失望。
從肉眼來看，這就是一塊大約一厘米見方、厚度不到兩毫米的薄膜。顏色是一種很低調的暗金色，在實驗室的日光燈下泛著極其微弱的金屬光澤。表面看起來很光滑，但不是那種冷硬的金屬光澤，反而有點類似於高端皮革或者某種複合纖維的那種啞光感。
徐辰用戴著丁腈手套的手指輕輕戳了戳它的邊緣，觸感竟然比想像中還要柔軟堅韌得多。
這很奇怪。
既然系統明確標註它是一種「導電高分子膜」，可絕大多數的高分子聚合物比如塑料、橡膠等，怎麼可能天然帶有這種明顯的金屬光澤特徵？
徐辰深吸了一口氣，拿起一根乾淨的鑷子，極其小心地將這塊柔性薄膜固定在了AFM的樣品台上。
不過在裝樣品之前，他先是掃了一眼周圍。確認沒有監控攝像頭，他才決定直接進行觀察。
當然，他不能留下任何痕跡。這種超越時代至少十年的超級材料，一旦微觀數據留存在這台公用電腦的硬碟里，哪怕只是被後來的研究生偶然看到一張異常的LDOS圖，都可能引來無法預料的麻煩。
所以他沒有保存任何掃描的圖像文件，而是僅憑肉眼和記憶力來觀察和記錄。在結束後，他還用正常的Mn3Sn樣品再掃了一遍，覆蓋掉臨時緩存和參數記錄。
人肉硬碟，絕對保密。
……
AFM（原子力顯微鏡）的針尖在薄膜表面輕輕掃過，屏幕上浮現出了這塊材料的三維表面形貌圖。
徐辰瞪大了眼睛。
這不是他熟悉的原子級別圖像。至少，屏幕上顯示的絕不是普通晶體那種排列得整整齊齊、如同棋盤般規則的原子點陣。
屏幕上呈現的，是一種極其複雜的、多層次的纖維網絡結構。最表層，是一些直徑大約在10-100納米之間的納米纖維，它們以一種似乎是隨機、但又隱隱透著某種秩序的方式交織在一起。
但關鍵不在這些纖維本身，而在於纖維之間。
在纖維交叉的地方，存在著一種極其特殊的結構——看起來像是某種球形或者橢球形的納米顆粒，大小大約在5-20納米範圍內。這些顆粒密集地分布在纖維的交界處，就像是無數個微小的「焊接點」。
隨後，徐辰切換到STM模式，準備獲取這些結構的電子態信息。
隨著STM真空室的壓力降至極限，針尖開始在極微小的尺度上掃過薄膜表面。屏幕上浮現出了這塊神秘材料的局域導電性信息。
很奇怪的地方是，這些顆粒周圍的隧穿電流信號異常強烈，甚至超過了纖維本身。
這意味著這些顆粒的導電性遠高於周圍的高分子基體。
徐辰的大腦飛速運轉，調用著自己所掌握的物理知識。
他當然知道「導電高分子」的概念。目前學界最典型的例子，無非是通過碘摻雜的聚乙炔或是聚苯胺，它們的導電機制本質上是依賴高分子鏈上的π-π共軛電子云的躍遷。但那種傳統材料的導電性通常有著極大的瓶頸，而且——這最關鍵——它們絕對不會在微觀下自發形成這種明顯的、具有獨立幾何形態的納米顆粒節點！
除非……
徐辰的眼神忽然銳利起來。
除非，這些顆粒根本不是外界引入的簡單摻雜物，而是這塊高分子材料在合成時，其分子鏈在極度複雜的自組裝機制下，自髮捲曲、摺疊而成的某種具備獨立量子態的納米複合結構！
他調整了STM的掃描參數，嘗試獲得更高的解析度，屏幕上的圖像逐漸清晰。
那些球形顆粒的表面並不是光滑的，而是呈現出一種極其複雜的、近似分形的表面形貌。看起來就像是無數個更小的球形聚集在一起，形成了一個大的球形集合體。
這種結構……
徐辰腦子裡閃過了一個詞：自相似性。
這是分形幾何的標誌特徵。
一個看似簡單的球形顆粒，其實是由許多微球聚集而成；而這些微球本身，可能又是由更微小的納米球聚集而成。層級遞進，無窮無盡。
這種結構有個很重要的物理性質：極大的比表面積。
……