中科院物理所D樓的這間會議室不大。
裝修風格還停留在上個世紀九十年代。
深紅色的木質護牆板有些發暗。
巨大的橢圓形會議桌上鋪着墨綠色的絨布。
上面擺着幾個掉漆的搪瓷茶缸和幾包拆開的“中南海”。
空氣裏瀰漫着濃重的菸草味和陳茶的苦澀香氣。
那是幾代科學家在這裏燃燒腦細胞的味道。
林允寧剛一進門,原本嗡嗡的低語聲瞬間停了。
十幾道目光齊刷刷地投射過來,這些目光的主人,隨便拎出一個都是能寫進凝聚態物理教科書的名字。
“允寧,你坐這兒。”
趙振華拍了拍自己身邊的空位,那是核心圈的位置。
林允寧沒敢託大,先是規規矩矩地向在座的各位前輩鞠了一躬,叫了一圈“老師好”,這才拉開椅子坐下。
他注意到,坐在對面的馮德光院士正眯着眼打量他,手裏的菸捲燒了一長截菸灰,就要掉在桌子上了。
“大家都很忙,允寧還是剛坐了十幾個小時的飛機,咱們寒暄就免了。”
趙振華把手裏的文件袋解開,從中抽出幾張帶着餘溫的圖表,分發給衆人,“這是昨天半夜剛跑出來的數據。
“樣品還是我們發表在《Nature》上的釷摻雜超導材料 Gdo.8Tho.2FeAsO,常壓燒結, Tc onset 56.3K。
“這證明了允寧之前的理論預測:通過釷(Th)摻雜引入的化學內壓,不僅引入了電子,更關鍵的是它撐大了Fe-As四面體,優化了鍵角,使其更接近完美的109.47度。
“我們手裏現在握着全球最高溫的鐵基超導配方,而且是可重複,可量產的。”
會議室裏響起了一陣翻動紙張的沙沙聲。
雖然鐵基超導弄出了一個大新聞,但在座很多老教授並未參與其中,只是看了論文。
真正把具體數據拿在眼前的時候,那種震撼感依然壓手。
“日本人那邊怎麼樣?”
有人問了一句。
“細野秀雄還在死磕鑭系元素,TC卡在26K上不去。”
潘建林院士喝了口茶,語氣平淡卻透着股傲氣,“在鐵基這條賽道上,他們已經被我們甩開了至少一個身位。”
衆人臉上都露出了笑意。
多少年了,在基礎科學領域,華夏人終於不再是跟跑者,而是領跑者。
“但是,”
趙振華話鋒一轉,手指在桌面上敲了敲,“今天把大家從全國各地叫來,可不是爲了開慶功會。咱們得談談那個‘鬼影'。”
他把那張電阻率各向異性的圖表投到了投影幕布上。
“這是我們在單晶樣品上測到的數據。在正交相變溫度 Ts之上,沿a軸和b軸的電阻率出現了明顯的差異。按理說,在那個溫區,晶格還是四方相,C4對稱性應該是保持完好的,電子在兩個方向上跑起來應該沒區別纔對。”
“各向異性度達到了15%。”
馮德光院士掐滅了菸頭,眉頭緊鎖,語氣嚴肅,“如果是雜質效應,不會這麼規律。但這說明電子態的旋轉對稱性在晶格結構相變之前,就已經先破缺了?這不符合常規的朗道相變理論。”
“會不會是.......向列相(Nematicity)。
林允寧輕聲吐出一個詞。
衆人的目光再次聚焦到他身上。
趙振華院士問道:
“允寧,你有什麼意見?”
林允寧一笑:
“有點不成熟的想法,還是先聽聽大家的意見吧。”
趙院士拍了拍他的肩膀:
“客氣什麼,你雖然年輕,但是論鐵基超導理論,這屋子裏誰敢說比你懂得多?你大膽說,咱們都是自己人,這兒也不是論資排輩的地方。”
林允寧點點頭,站起身走到白板前。
【學霸模擬器啓動】
【課題:鐵基超導體自旋漲落與電子向列相耦合機制解析】
【注入模擬時長:50小時】
【第5小時:你構建了各向異性的海森堡模型。你發現當溫度接近結構相變點時,儘管晶格保持四方對稱(C4),但自旋關聯長在兩個方向上開始出現差異。】
【第20小時:你引入了自旋-向列耦合項。模擬顯示,強的自旋向列漲落會提前打破電子態的旋轉對稱性(C4→C2),這就像是液晶分子在相變前預先排好了隊。】
【第45小時:計算完成。電阻率的各向異性並非來自晶格畸變,而是來自費米麪的各向異性散射。這是自旋漲落驅動的電子本徵態。】
淡藍色的光幕在他視網膜上展開,無數自旋箭頭像是一羣躁動的魚,正在晶格的海洋中遊動。
他看到的不僅僅是靜態的圖表,而是那個微觀世界裏發生的動態演化。
太陽穴微微刺痛,這是精神力瞬間高負荷運轉的代價。
林允寧拿起馬克筆,照着腦海中那個清晰的圖像,在白板上畫了一個鐵砷層的平面圖,標出了鐵原子的自旋排列。
“各位老師,我們在做DFT計算的時候,發現了一個很有意思的現象。”
林允寧一邊畫圖,一邊很平靜地說道,“在TC之上,TS附近,雖然晶格還是四方結構,但自旋漲落已經開始選邊站了。
“自旋關聯長度在兩個方向上不再相等。E_a >E_b。這種自旋自由度的各向異性,通過自旋-晶格耦合(Spin-lattice coupling),提前驅動了電子態的對稱性破缺。
“簡單來說,電子態的旋轉對稱性從C4降到了C2。”
他在白板上寫下了一個朗道自由能的展開式:
F = ay^2 + by^4+cp^2+入44
“其中,是向列序參量,∮是正交晶格畸變。因爲耦合項入的存在,強的自旋向列漲落會誘導晶格畸變。
“所以,我們看到的那個電阻差異,不是雜質,也不是測量誤差。
“那是??電子向列相(Electronic Nematic Phase)。這是自旋漲落機制主導高溫超導的鐵證。”
會議室裏安靜了幾秒,只有風扇轉動的嗡嗡聲。
"Ising-nematic order..."
馮德光院士喃喃自語,他摘下眼鏡,揉了揉眼角,然後看向林允寧,眼神變得異常犀利,彷彿要看穿這個年輕人的靈魂:
“年輕人,理論很漂亮。但這不僅是解釋了現象,這是在動搖根基。
“你的意思是,電聲耦合那一套,在這裏徹底失效了?我們搞了幾十年的BCS理論,我們信奉的‘聲子膠水”,都要扔進垃圾堆?”
這是一個極其尖銳的問題。
馮院士是電聲耦合機制的堅定支持者。
在這個項目開題會議的時候,就是他力主從電聲耦合機制這個方向進行研究。
這不僅是學術觀點的分歧,更是新舊時代的碰撞。
他在捍衛的,是那一代物理學家的信仰。
林允寧放下筆,沒有迴避老人的目光,但也保持着晚輩的謙遜:
“馮老,電聲耦合在常規超導體裏依然是基石,BCS理論並沒有錯,它是偉大的。
“但在鐵基這種強關聯體系裏,同位素效應微乎其微,這說明晶格振動不是主角。自旋漲落提供的配對膠水,強度要大得多。
“我們不是在否定過去,我們是在拓展邊界。物理學不就是這樣嗎?在舊地圖的邊緣,畫出新的大陸。”
馮德光沉默了一會兒,手裏的打火機“啪嗒啪嗒”開合了幾次,火苗在昏暗的會議室裏忽明忽滅。
最終,他長嘆了一口氣,把煙盒扔在了桌上。
“老了,腦子了。”
他擺了擺手,聲音裏透着一股英雄遲暮的悲涼,卻又帶着釋然,“以前總覺得那是旁門左道,總想着用BCS理論去套一切。現在看來,還是你們年輕人的直覺準。數據擺在這兒,那就是真理。
“以後這塊陣地,交給你們了。”
這一句話,相當於正式把華夏超導界學術話語權的接力棒,交了出來。
趙振華適時地接過了話頭,因爲激動,他不小心把菸灰彈進了自己的茶杯裏,但他看都沒看,端起來喝了一大口,混着菸灰嚥了下去:
“既然機理明確了,那下一步怎麼走?56K肯定不是終點,但肯定也不是那麼好突破的。我們是不是該趁熱打鐵,把所有資源都砸在提升TC上?”
“趙老,我有一些不同意見,僅供參考。”
林允寧搖了搖頭,重新拿起筆,在白板的空白處寫下了兩個大字????Topology(拓撲)。
“提升TC當然重要,但我認爲,這裏藏着一個更大的寶藏。”
他畫了兩條相交的能帶曲線,展示了能帶反轉(Band Inversion)的過程。
“在我們的計算中,如果對鐵(Fese)或者鐵蹄(FeTe)體系進行特定的摻雜,費米能級附近會出現能帶反轉。這意味着,它不僅僅是個超導體,它可能還是一個??拓撲超導體。
“在這些體系的表面態或者磁通芯子裏,我們有機會捕捉到一種特殊的準粒子??馬約拉納費米子(Majorana Fermion)。
“它不僅是反粒子等於其本身的幽靈粒子,更是未來拓撲量子計算(Topological Quantum Computing)的基石。它的非阿貝爾統計性質,能天然免疫環境噪聲。”
林允寧轉過身,看着在座的各位大佬,聲音雖然不大,卻透着股穿透力:
“各位老師,各位前輩,如果我們能在實驗室裏造出這東西,那就不只是探索超導之謎的問題了。
“那是開啓下一次計算革命的鑰匙。
“現在美國人在做,日本人在做,歐洲人也在做。
“但我們現在手裏有最好的樣品合成工藝,我們完全可以搶在他們前面。”
“馬約拉納....."
潘建林院士的手指在桌面上輕輕敲擊,“這可是個硬骨頭。要在超導體裏找這玩意兒,就像是在大海裏找一滴特定顏色的水。而且,爲了這個理論上的“幽靈”,我們要投入多少資源?”
“那也不能亂來!”
馮德光院士再次一拍桌子,反對道,“停掉所有MBE機臺去賭一個理論上的幽靈粒子?整個物理所不過日子了?現有的超導項目怎麼辦?研究生的畢業論文怎麼辦?”
“馮老說得對。”
林允寧當然不會硬頂,而是順勢給出了一個折中方案,“我們不需要停掉所有項目。只要騰出兩臺最好的MBE機臺,並調配最強的生長工藝專家組成突擊隊。
“因爲我們有地圖。”
林允寧指了指自己的腦袋,“計算材料學已經幫我們排除了99%的錯誤路徑。我在美國擁有目前最頂級的算力,只要摸索對了理論,總有機會開闢出一條正確的路。”
趙振華深吸了一口氣,看着林允寧那雙充滿自信的眼睛。
“馬約拉納費米子啊......”
老院士咬了咬牙,“值得賭一把!
“李工,把咱們那兩臺最好的MBE騰出來,所有的機時優先給這個項目。
“允寧,你負責提供理論參數,我們負責長樣品。希望在我有生之年,能把這個“幽靈例子”從虛空中給揪出來。”
會議一直開到了晚上十點。
從具體的摻雜配方,到ARPES(角分辨光電子能譜)的觀測方案,再到如何與國際同行競爭。
每一個細節都被反覆推敲。
這是華夏科學界少有的高效時刻,沒有官僚主義的拖沓,只有對真理的渴望和時不我待的緊迫感。
散會後,林允寧感覺腦子有點缺氧,太陽穴突突直跳。
他走出D樓,B夏夜的空氣雖然悶熱,帶着一股還沒散去的暑氣,但比起會議室裏的煙味還是要清新不少。
路邊的樹上蟬鳴陣陣,遠處偶爾傳來幾聲關於奧運會的廣播聲,大街上到處是“北京歡迎你”的標語。
“允寧,等一下。”
趙振華追了出來,手裏拿着一件外套,“累壞了吧?今天這場仗打得漂亮。”
“還行。”
林允寧揉了揉肚子,露出一個有點孩子氣的笑容,“就是剛剛在腦子裏跑了幾個模型,耗電有點大。現在餓得前胸貼後背,特別想喫門口那個攤子上的煎餅果子,加兩個蛋,多放脆餅那種。”
趙振華愣了一下,隨即哈哈大笑:
“你這孩子……………行!走,我也沒喫飽,我請你!加三個蛋!”
一老一少,就在路燈下笑了起來,那個關於“上帝粒子”和“拓撲超導”的宏大藍圖,此刻都融化在了這充滿了煙火氣的煎餅香味裏。
“對了,”趙振華披上外套,“明天在燕大的報告,準備好了嗎?我也會過去”
“不用特意準備,都是講熟了的東西。’
“別大意。”
趙振華語重心長地說,“燕大那幫學生,心氣兒高着呢。尤其是數院和物院,號稱瘋人院,一個個眼睛都長在頭頂上。有時候一些國際知名的大學者來了,也被幾個本科生問得直瞪眼。
“你雖然現在名氣大,但要是拿不出真本事鎮住他們,那幫小傢伙可不買賬。”
“我明白。
林允寧點點頭,“我也正想見見他們。燕大裏面,我還有幾個以前高中的老熟人,現在都混得不錯。”
“好,很好”
趙振華樂了,“我們這一代都老了,未來早完是你們年輕人的。你現在走在前面,要是有空,多點撥點撥他們。’
林允寧看着老院士滿頭的白髮,心中一暖。
“您放心......”
......