《學霸的征途是星辰大海》第776章 下一步,超導! 五(2)

作者:見習人類觀察員·5天前

但既然手握虛擬實驗室試錯成本為零,徐辰決定還是先自己嘗試一番,摸一摸這塊硬骨頭的底。

……

他給自己列了一份由淺入深的三步作戰計劃:

第一步,用ST探針貼著銅氧面逐點掃描,看庫珀對在空間上是怎麼分佈的;

第二步,用ARPES把電子從樣品裡“打”出來,測出它們在動量空間裡的能隙形狀;

第三步,測量電流的散粒噪聲,從統計上確認配對是否真實存在。

……

計劃很豐滿,現實很骨感。

先是ST

探針剛落下去,第一個問題就冒了出來:為了保護那層一碰就壞的單層BSCCO,原團隊用六方氮化硼把它上下夾住封裝。h-BN是絕緣體,就像一層保鮮膜,隧穿電流根本穿不過去。

那就不封裝。徐辰在虛擬手套箱裡做了一塊裸露的單層樣品,結果更慘:單層BSCCO的氧原子極易流失,表面幾十分鐘就開始退化,測到的已經不是原來那塊材料了。好不容易搶在退化前掃了幾組譜,又撞上了第二堵牆——反常金屬態要靠離子液體柵極抽走載流子才能出現,可離子液體本身就是一灘蓋在表面上的液體,探針根本沒法下針。

要柵壓,就沒法掃;能掃,就沒有反常金屬態。死迴圈。

再是ARPES。

同樣的問題換了個馬甲再來一遍。光電子能譜是極度表面敏感的技術,被激發出來的光電子只能從最表面零點幾到幾奈米的深度逃出來,h-BN一蓋,訊號全軍覆沒。

更要命的是樣品尺寸。用膠帶撕出來的單層BSCCO,寬度只有十幾到幾十微米,比一根頭髮絲還細;而實驗室常規ARPES用的氦燈,光斑足有零點幾毫米,照上去,九成九的光全都打在了外面的襯底和膠帶殘渣上,純屬拿大炮打蚊子。

徐辰換上實驗室級的雷射ARPES,光斑倒是縮小了,可雷射的光子能量只有六七個電子伏特,能打出來的電子動量範圍太窄,只能看到節點附近的一小塊。而最關鍵的反節點區域——恰恰是贗能隙最大、最能說明問題的地方——根本夠不著。

光斑小了,能量不夠;能量夠了,光斑太大。又是一個死迴圈。

最後是噪聲測量。

這一步倒是測出了東西:在反常金屬態下,散粒噪聲給出的有效電荷確實接近2e。庫珀對存在,實錘。

但也僅此而已。噪聲是整塊樣品的統計平均,它只能告訴你“舞池裡的人都是成雙成對的”,卻沒法告訴你“他們為什麼踩不到同一個鼓點上”。

一個多星期下來,三條路,全部碰壁。不是樣品扛不住測量,就是儀器夠不著訊號。

……

徐辰意識到,哪怕是逆天的虛擬實驗室,也沒法直接把答案喂到他嘴裡了。

因為虛擬實驗室的底層邏輯,是隻能具現出他所瞭解的、現實中已存在的人類裝置。而要觀測二維反常金屬態這種極限現象,本身就已經超出了普通實驗室儀器的物理極限。除非他能設計出一種全新的、極其巧妙的實驗方案,或者找到更為恐怖的觀測儀器。

一連幾天,徐辰嘗試了各種改良方案,卻始終沒能找到破局的靈感。

……

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