第一千二百五十章 ：第一块‘光子时空晶体’材料

在徐川潜心研究者光子时空晶体材料结构的时候，另一边。

星海研究院·晶体材料研究实验室中。

以童圣福教授教授为首的一群人正围在一台实验设备前，脸上均带着愁眉苦脸或凝重的神色。

就在刚才，他们借用了浙大那边国内最顶级的0.6纳米电子束光刻刀，重新对光子时空晶体材料的时空间隙进行了调整刻蚀，然而即便是如此实验的结果，都没有得到符合他们预期的结果。

现在看来，通过电子束光刻和离子刻蚀对光子时空晶体材料的研究可能走进了死胡同。

盯着实验设备自带的电脑屏幕上的数据和图像看了好一会，童圣福教授摘下了鼻梁上的眼镜，揉了揉有些酸涩的鼻根，叹了口气，开口道。

“或许我们的研究思路可能是错的，光子时空晶体材料可能无法通过离子蚀刻的方式完成加工。”

毕竟如果连0.6纳米的电子束光刻刀都无法解决时空间隙的阵列难题的话，恐怕其他类似的设备也不太可能做到了。

听到这话，实验室里陷入了死一样的沉默。

毫无疑问，这句话意味着他们这段时间的所有研究都是无用失败的。

虽然说很不甘心面对这一答案，但现实却是残酷的。

这段时间以来的所有实验数据和测试数据都表明离子蚀刻加工的方式无法大面积的在光子时空晶体中制备出时空间隙，引导光波的传递。

站在童教授的身旁，另一位晶体实验室的材料研究员庞田教授摸着下巴开口道。

“也不一定，我倒是更倾向于我们目前的加工技术不够，或者是选择的材料有问题。”

闻言，实验室中的几人都看了过来。

思索了一下，庞天教授继续说道：“我有留意到，在0.6纳米的电子束光刻刀在对超纯净的蓝宝石基地进行雕刻的时候，成品不仅会出现因不稳定性而导致的阵列扭曲痕迹，还会因为高能级的电子束破坏基底材料本身的铝离子链，导致原子空穴现象。”

“这有点类似于强辐射对材料破坏.”

“前者虽然可以通过提升设备的稳定性来解决，但后者恐怕不是那么容易搞定的。”

“毕竟铝离子链一旦遭受破坏，必然会影响时空间隙对光波的反射能力。”

听到这话，童圣福教授皱着眉头开口道：“这个问题在最初的时候就考虑过了，我们使用离子蚀刻设备在对其加工的时候，能级已经控制在了最低的级别。”

“再低的话，就无法对蓝宝石纯净基底材料进行雕刻了。”

一旁，庞天教授轻轻的摇了摇头，道：“不，我觉得我们应该换种材料。”

“换什么材料？”有人开口问道。

庞天思索了一会，开口道：“暂时我也没太大的想法，不过或许我们可以试试金刚石？”

略微停顿了一下，他接着道：“理论上来说，超高纯净度的金刚石同样可以用作激光发射器核心，在光学性能上，它和蓝宝石一样具有极高的折射率和色散率，可以用于制作透镜、反射镜等光学元件，以提高激光束的质量和稳定性。”

“而更关键的是金刚石的化学性质极为稳定，不易受到环境因素的影响。且它的成分全都是碳，即便是碳链之间遭遇了能级的破坏，或许并不会丧失对光波的反射能力。”

闻言，童圣福教授皱着眉头开口道：“但金刚石很难像传统晶体那样实现高浓度、均匀分布的活性离子的掺杂。”

“目前主要依赖色心发光，其效率、稳定性等性能与传统激光介质相比仍有较大的差距。”

庞天：“我觉得应该尝试一下，即便是金刚石有着这样的缺点，但至少在蓝宝石上我们已经没有其他的选择和方法了。”

“如果不更换研究材料的话，至少我是想不到还有什么其他的手段能够解决这个问题了。”

实验室中，童圣福教授想了想，正当他准备开口的时候，一道声音却是从门口的方向飘了过来。

走进了实验室，看着实验室的所有人都齐刷刷地看向了自己，徐川轻轻的笑了笑，将一块硬盘放到了银白色的实验桌上，继续说道。

“庞教授说的没错，的确是材料的选择上出了问题，蓝宝石基底无法承受光子时空间歇的蚀刻。”

“当然。”

“普通的金刚石也不行。”

目光落在实验桌上的硬盘上，庞天教授愣了一下后才抬头看向徐川，开口问道：“金刚石也不行的话，那我们该用什么材料。”

“钇铝石榴石晶体？还是钕玻璃？”

他所的这两种材料都是制造固体激光器核心部件的关键材料，也是最常见的系列。

听到这个问题，徐川轻松了笑了笑，开口道：“都不是。”

“都不是？”

这话一出，实验室中的众人又齐唰唰的看了过来，脸上写满了疑惑。

徐川笑着道：“制造光子时空晶体的材料需要使用到原子循环技术，相信你们应该都知道。”

“只有利用原子循环技术制备出来的材料，才能够在离子时刻的过程中稳定自身的晶界结构，制造出合适的时空间隙。”

“至于具体该用什么材料，庞教授提出来的碳材料理论上是可以的，只不过我们要对金刚石的整体结构利用原子循环技术进行完全的重构。”

说到这，他的目光在实验室四处看了一眼，找到了一面放在角落中的黑板。

从笔篓中拾起记号笔，然后便在白板上一个字一个字地写了起来。

【PL=kE/2π·Pr±ufpy】

“可以通过二维电子气系统耦合电磁场后，再把费米子部分积掉来获得。”

【Scs[A]=k/4π∫d·x∈μνλ(Aμ·δν·Aλ)】

“而这个结果也可以理解为每一个金属能带都有一个本征的电导贡献，即量子化的电导，而这样的物理图像在凝聚态中也是普适的。

“相应地，可以得到一个量子化的Hall电导”

看着黑板上出现的一行行算式，站在实验室里的研究员们都是一头雾水，不太明白他到底想干什么。

盯着黑板上的公式看了好一会也没弄懂的庞天皱着眉头用手肘捅了捅一旁的童圣福，小声的开口问道。

“这是什么？”

童圣福也有点儿摸不着头脑，不过深入研究过计算材料学的他还是看出来了一些什么，开口回道：

“应该是通过计算材料学来研究和如何制备能够刻蚀时空间隙的光子晶体材料，但这里面又涉及到了一些其他的元素，我不太明白这些是干什么的。”

更关键的是，他不清楚徐川到底是怎么做到的？

计算材料学理论上的确可以模拟出光子时空晶体材料的结构，但它并不是万能的。尤其是在深入涉及到能够改变光波传播物理规律的时空间隙上，这可是从未有人抵达过的领域。

实验室中，徐川手中的记号笔依旧不断地在黑板上书写着，很快相关的算式与对应的材料名称就铺满了整面黑板。

过了一会儿，当最后一个字符落到黑板的另一面时，就站在徐川身后的童圣福教授终于忍不住开口询问道。

“徐院士这是什么？”

徐川笑了笑，用轻松的语气开口回道：“从凝聚态物理的角度出发，对光子时空晶体材料中的时空间隙应该具备的属性进行计算。再利用计算材料学来模拟计算制备这样的材料需要使用到那些材料和方法。”

闻言，童圣福当场就愣在了那里，盯着黑板上那几乎铺满了正反两面的数学公式和字符，眼神中写满了不敢置信的神色。

尽管他并不会怀疑眼前这位的能力。

只是

眼前的这一切已经有些颠覆了他对于计算材料学，乃至材料学这门学科的理解。

而且，如果他没记错的话，距离上一次徐川说要回去通过计算材料学研究一下光子时空晶体材料到现在，时间也才过去了不到

一周吧？

一周的时间，就搞定这个难题了？

这怎么可能！？

深吸了口气，童圣福咽了口唾沫，看向徐川忍不住开口问道：“我看您刚刚写的材料主体是碳元素，但为什么里面要掺杂三价钕离子？而且这个碳硅-空位色心又是做什么的？这些元素离子掺杂进碳里面，最终又该怎么稳定下来？”

一连串数个问题从他的口中抛出，事实上有这些疑惑的并不仅仅是他一个人，实验室中的其他几名研究员也眼巴巴的看着徐川等待着他的解释。

站在黑板前，徐川轻轻的笑了笑，指着桌上的硬盘开口道：“相关的理论和计算过程我已经带过来了，你们可以先看看研究一下。”

略微停顿了一下，他接着道：“另外帮我准备一份分散相尺度小于30纳米的纳米碳材料、一份三价钕离子、一份高纯度碳化硅晶体以及CVD炉、聚焦氦离子束注入设备.这些东西。”

“我先去换实验服。”

当徐川换好实验服过来的时候，除了他要的材料和设备已经准备好了外，几名晶体结构实验室的研究员，包括童圣福这个主任全都一动没动仿佛没有自己的工作一样在这里等待着。

“材料准备好了吗？你们聚在这里干啥？”

实验室中，一群人你看看我我看看你，最终还是童圣福教授腼腆着脸开口道：“那个，徐院士，我们能在实验的过程中给您打个下手吗？”

站在这位童主任的后面，其他几名研究员疯狂的点着头。

我们只是想给你打个下手。

闻言，徐川一愣，哭笑不得看了一眼几人，知道了他们的心思。

确实，在面对光子时空晶体这种可以说是打破现有材料学研究基础理论的‘新材料’面前，如果是他他也会厚着脸皮呆着这里见证一下。

“行吧，你们想留下来就留下来吧。”

徐川摇摇头，没太在意，从实验桌上拾起准备好的材料开始进行实验。

不过童教授说的也没什么问题，实验的过程中他也的确需要一两人帮忙打个下手。

将纳米碳材料通过原子循环技术制备成合适的异形金刚石基底，利用去离子水进行超声清洗，去除表面污染物后再用氮气吹干。

涂胶、曝光、反应离子进行第一次的刻蚀

通过电子束蒸发和剥离技术在指定区域制作纳米电极，确保电极与调制单元良好接触且不影响光学性能的同时利用聚焦氦离子束注入设备将碳化硅离子材料侵入金刚石衬底中.

即便是通过计算材料学完成了制备光子时空晶体材料的一系列流程与操作要求，要想在实验室中将这些步骤完全复刻出来也不是一件简单的事情。

在报废掉了不知道多少异形金刚石基底后，这场持续了数个小时的实验终于迎来了第一块进行最后使用双色光场构建时空间隙与周期性重复拓扑纹理的材料。

将这块好不容易得到的材料送入了远场晶格设备中，带着口罩和透明眼罩的徐川终于长舒了口气。

剩下的最后一步与封装交给自动化设备就行，如果不出意外的话，在70分钟后，他将得到第一块光子时空晶体材料！

一个小时多的等待时间对于早已经持续了好几个小时的实验来说也算不上多么的漫长。

终于，在‘叮’的一声细响后，远场晶格设备停止了运行。

安置在基座上的异形金刚石基底此刻已然演变成了真正的‘光子时空晶体’。

那构建在材料内部时空间隙与周期性重复拓扑纹理此刻正散射着实验室中柔和且明亮的灯光。

犹如钻石一般璀璨。

如果真要说，从构成它的元素上而言，这枚光子时空晶体和钻石其实并没有太大的区别。

但即便是用全世界的钻石来买它，徐川也不会卖！

因为它是人类文明开启材料学‘新世界’的基石，其价值已经无法用普通的金钱来形容了。

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