隨後,李丁平院士將目前團隊面臨的困境詳細地說了一遍。從二維薄膜的降維災難,到表面原子重構導致的C3對稱性破缺,再到熱力學極限下拓撲相變的不可控性。
物理學界有一句名言:上帝創造了固體,而魔鬼創造了表面。
這句話形象地說明了:固體的內部行為雖然複雜,但尚有規律可循;而表面的現象則變化萬千、難以預測,彷彿出自魔鬼之手。
當一個材料被削薄到只有幾個原子層厚度的“二維極限”時,它就不再是原來那個乖巧的材料了。以李丁平他們正在死磕的Mn?Sn為例,在宏觀體塊狀態下,它的原子排列構成了一個完美的三角籠目(Kagome)晶格,這種結構天然自帶一種旋轉120度後依然與原圖重合的“C3旋轉對稱性”。正是這種精妙的對稱結構,鎖死了電子的拓撲路徑,讓反常霍爾效應得以存在。
可一旦降維成二維薄膜,最表層的原子失去了上層同伴的化學鍵拉扯,為了尋找新的能量最低點,它們會像脫韁的野馬一樣發生偏移——這就叫“表面重構”。原本嚴絲合縫的C3對稱性瞬間崩塌,量子通道就像是被連根拔起的橋樑,徹底斷裂。
當年物理學家安德烈·海姆用膠帶撕出二維單層石墨烯拿了諾貝爾獎,讓無數凝聚態學者以為二維材料領域遍地是黃金。但現實極其殘酷:絕大多數材料一旦到了二維,不僅不會變成石墨烯那樣的神級材料,反而會因為表面重構變成一堆毫無用處的廢晶體。這是擺在微觀熱力學面前的一道難題。
……
聽完李院士的講述,徐辰沉思片刻。
要對抗這種底層的熱力學規律和對稱性自發破缺,確實不是靠盲目摻雜試錯能解決的。這需要精確的晶體場理論計算,結合拓撲不變數在降維過程中的演化分析,最終設計出一種全新的數學/物理保護機制,來強行鎖死那脆弱的表面晶格結構。
“聽起來,這是一個涉及到非平衡態統計和拓撲相變交叉領域的大問題。”
按照學術界大佬們串門的常規操作,像李院士這種帶著課題來求援的,通常也就是來借人。徐辰大可以聽完情況,給出個宏觀的指導方向,然後從自己手底下挑個精明強幹的博士生或者博後,派去物院駐紮個幾周幫忙幹活。
這種資源置換在科研圈裡再正常不過了。數學系的大佬出腦子,物理學院的人出實驗平臺,雙方各派幾個能打的學生和博後,湊成一個短期聯合攻關小組。論文發出來,作者名單排一排,大家皆大歡喜。科研圈表面上看起來高冷,其實本質上也是個巨大的人情社會。誰手裡有裝置,誰手裡有理論,誰手裡有好學生,彼此都清楚得很。
不過徐辰轉念一想,自己課題組那幫剛剛經歷過波利尼亞克猜想惡戰的牛馬們,現在正處於難得的長假休養期。這會兒把他們抓回來繼續瘋狂壓榨,多少有點不當人了。雖然他平時嘴上不饒人,張口閉口牛馬,但真要說壓榨,他其實還算有點良心。
更重要的是,這種涉及底層物理相變的難題,往往不需要動輒幾十人的算力堆疊,而是極度依賴那種能一針見血的首覺和破局方向。把別人派去,不如自己親自下場,順便還能把這豐厚的系統經驗全盤吃下。
……
徐辰沉吟了一下:“這事兒挺複雜,牽涉到群論分析和晶體場能帶的重構計算。這樣吧,李老師,剛好我最近還有幾天空閒。我先去你們實驗室看看目前的具體資料和進展。反正數學中心離物理學院也不遠。如果只是幫忙理清一些方向性的數學推導,我自己抽空看看就行,不一定需要動用課題組。”
李丁平一聽,頓時喜出望外。
他原本只是想來碰碰運氣,畢竟徐辰現在可是身兼數任,能抽出空親自來看一眼,哪怕只是隨手指點兩句方向,那也絕對是賺大了!
“太好了!徐辰,那咱們現在就過去?”李院士有些迫不及待。
“行。”徐辰站起身,拿起外套,“走吧。”
……
十幾分鍾後,徐辰和李院士走進了物理學院的凝聚態實驗室。
這裡的環境依然是記憶中那熟悉的模樣:嗡嗡作響的真空泵、巨大的液氦杜瓦瓶、以及一群穿著白大褂、正對著螢幕眉頭緊鎖的科研牛馬。
張樂陽正坐在螢幕前,死死盯著一張剛剛掃出來的掃描隧道顯微鏡(STM)影像,試圖在那些模糊不清的原子陣列中尋找哪怕一絲對稱性殘留的痕跡。
“樂陽。”李院士叫了一聲。
張樂陽回過頭,正準備彙報失敗的結果,卻一眼看到了跟在李院士身後的徐辰。
“徐神?!”
張樂陽激動地首接從椅子上跳了起來,那表情彷彿在絕望的孤島上看到了前來救援船。
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