十天的時(shí)間并不算長(zhǎng),不過對(duì)于徐川來說,要解決掉海思和華芯的難題還是足夠了的。
原本他以為可能需要個(gè)一兩個(gè)月的時(shí)間才能做到,但在了解了神經(jīng)性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與底層的數(shù)學(xué)邏輯和建模基礎(chǔ)后,他才發(fā)現(xiàn)這種東西幾乎就是全建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的。
盡管里面摻雜了一些芯片設(shè)計(jì)之類的東西,但對(duì)他來說,要理解這些東西并不困難。
日子就這樣一天天的過去,在元宵節(jié)過完后的第一周,川海材料研究所傳來了個(gè)好消息。
在研究所計(jì)算實(shí)驗(yàn)室建模人員加班加點(diǎn)的努力下,針對(duì)KL-66材料強(qiáng)抗磁性機(jī)理的數(shù)學(xué)機(jī)理模型,建立起來了。
收到這個(gè)消息,徐川眼神都明亮了兩分。
強(qiáng)臨界磁場(chǎng)的超導(dǎo)材料,是小型化可控核聚變以及空天發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的核心之一。
只有臨界磁場(chǎng)突破了原有的范疇,才能做到提供更強(qiáng)的約束磁場(chǎng)和加速磁場(chǎng)。
而針對(duì)KL-66材料強(qiáng)抗磁性機(jī)理的數(shù)學(xué)機(jī)理模型,毫無疑問是最為關(guān)鍵的開端。
將試驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)安排部署下去后,徐川亦心情愉悅的加快了解決數(shù)學(xué)難題的速度。
解決了海思和華芯的難題后,接下來就是他自己的了。
航天航空的發(fā)展,是邁向太空和遙遠(yuǎn)宇宙深空的第一步。
熬了兩天夜,加快一些速度海思和華芯的難題解決后,徐川將答案與方法交給了毛舜后,迅速趕到了川海材料研究所。
芯片領(lǐng)域的突破,并不是他的功勞。
利用數(shù)學(xué)能力來幫助海思和華芯解決難題,也只不過是錦上添花而已。
不過徐川對(duì)此仍然很感到高興。
畢竟科技的突破,是無法依賴一個(gè)人的。
這是現(xiàn)實(shí),不是小說,他也做不到一個(gè)人帶動(dòng)所有領(lǐng)域的發(fā)展。
除非是像小說中一樣,給他一個(gè)萬能的系統(tǒng),再給予他一千年的壽命,或許有機(jī)會(huì)能觸摸熟悉每一個(gè)領(lǐng)域。
就像芯片的發(fā)展,這完全可以說是一個(gè)復(fù)雜程度不亞于可控核聚變技術(shù)的領(lǐng)域。
從設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試,每一個(gè)環(huán)節(jié)都又衍生出繁多的分支。
其他的不說,光是制造環(huán)節(jié),一個(gè)光刻機(jī),就足夠卡死絕大部分的國(guó)家了。
別看AMSL能夠生產(chǎn)當(dāng)今世界上最先進(jìn)的EUV光刻機(jī),但那并不是風(fēng)車國(guó)一個(gè)國(guó)家的成果。
這種工業(yè)王冠上的明珠,是集十幾個(gè)西方國(guó)家,幾十個(gè)頂尖公司一起努力配合,才完成研發(fā)制造的。
華國(guó)要以一己之力,去追求超越十幾個(gè)國(guó)家的成果,其難度自然不言而喻。
所以對(duì)于科技的發(fā)展,徐川自然是希望越多的人進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域越好。
一路來到川海材料研究所,徐川打了個(gè)電話給樊鵬越,這位大師熊迅速趕了下來。
“情況如何了?”
看著穿著熟悉白大褂的大師兄,徐川也沒廢話,直接開口問道。
樊鵬越簡(jiǎn)略的匯報(bào)道:“模型已經(jīng)建立起來了,高溫銅碳銀復(fù)合超導(dǎo)材料的機(jī)理也已經(jīng)引入進(jìn)去了,目前正在做模擬實(shí)驗(yàn),看看能不能通過模型來找出讓超導(dǎo)材料臨界磁場(chǎng)提升的方法。”
“先帶我去看看。”
徐川點(diǎn)了點(diǎn)頭,也沒多說,跟著朝實(shí)驗(yàn)室走去。
提升超導(dǎo)材料的臨界磁場(chǎng)并不是一件那么容易的事情,自1911年,卡默林·昂內(nèi)斯在4. 2K的極低溫環(huán)境下發(fā)現(xiàn)汞具有零電阻現(xiàn)象后。
超導(dǎo)現(xiàn)象引起了物理與材料科學(xué)界廣泛高度關(guān)注,大量研究人員投入到這類具有高載流能力的新材料研發(fā)和超導(dǎo)電流傳輸機(jī)理揭示的研究熱潮中。
但時(shí)至今日,超導(dǎo)材料依舊并沒有太大的突破。
如果不是他帶來了高溫銅碳銀復(fù)合超導(dǎo)材料,如今的科學(xué)界距離大規(guī)模的應(yīng)用高溫超導(dǎo)材料依舊是個(gè)難題。
至于如何提升超導(dǎo)材料的三個(gè)臨界特性,也就是超導(dǎo)特性,依舊是科學(xué)界研究的前沿發(fā)現(xiàn)。
盡管如今的研究人員已經(jīng)可以通過控制超導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)、添加摻雜元素、磁場(chǎng)強(qiáng)度疊加等方法來提高部分超導(dǎo)體的臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度。
但對(duì)于超導(dǎo)體本身的臨界磁場(chǎng)提升來說,這依舊是個(gè)巨大的難題。
所以即便是理論工作都已經(jīng)做好了,徐川也不敢說百分百能制造出高臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度的超導(dǎo)材料。
實(shí)驗(yàn)室中,承載著KL-66材料強(qiáng)抗磁性機(jī)理的計(jì)算模型正在南大的超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行著。
通過底層的數(shù)學(xué)架構(gòu),超級(jí)計(jì)算機(jī)正在模擬著在于費(fèi)米弧狀態(tài)電子的反轉(zhuǎn)對(duì)稱性。
利用這種方式,將高溫銅碳銀復(fù)合超導(dǎo)材料中Cu原子引入C原子的位置,形成應(yīng)力形變,進(jìn)而產(chǎn)生非平凡的量子現(xiàn)象,促使磁力阱的產(chǎn)生。
理論上來說,應(yīng)用這種方式,做到提升高溫銅碳銀復(fù)合材料的臨界磁場(chǎng)是沒問題的。
但實(shí)際上,對(duì)于超導(dǎo)體這種材料,任何一點(diǎn)微小的變動(dòng),都會(huì)帶來連鎖反應(yīng)。
所以在提升臨界磁場(chǎng)的時(shí)候,勢(shì)必會(huì)連鎖引起其他性能的變化,如臨界電流強(qiáng)度上限,臨界溫度降低等等。
當(dāng)然,也有可能是提升。
畢竟實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒出來,誰也說不定這份材料最終會(huì)怎么變化。
不過在徐川看來,其他超導(dǎo)性能朝著低性能方向降低的可能性遠(yuǎn)超過提升。
但只要降低的性能在可接受范圍內(nèi),就足夠了。
實(shí)驗(yàn)室中,徐川看了一會(huì)計(jì)算模型運(yùn)行時(shí)刷出來的實(shí)時(shí)日志,接著看向樊鵬越,問道:“說起來,去年年底的時(shí)候讓你準(zhǔn)備的超級(jí)計(jì)算機(jī)怎么樣了?”
樊鵬越:“已經(jīng)在安排人處理了,原本計(jì)劃找IBM針對(duì)性做一套計(jì)算材料領(lǐng)域的超算,畢竟IBM在這方面很拿手。”
“但后面經(jīng)過商議溝通后,因?yàn)榭紤]到安全和保密等方面東西,我們重新聯(lián)系了國(guó)內(nèi)的華科曙光,正在和華科進(jìn)行商議定制。”
“目前預(yù)計(jì)資金在10億左右。”
聞言,徐川微微皺起了眉頭:“10億?怎么就這么點(diǎn)?”
10個(gè)億的資金,聽起來是個(gè)天文數(shù)字,但放到超算領(lǐng)域,如果要定制一臺(tái)性能高的超算的話,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
就拿十年前在羊城修建的超級(jí)計(jì)算中心“天河二號(hào)”來說,其造價(jià)就達(dá)到了25億。
雖說個(gè)人私企修建的超級(jí)計(jì)算機(jī)在性能上不追求超越國(guó)家級(jí)的超算中心,但10個(gè)億的資金,老實(shí)說在他看來的確不夠。樊鵬越笑著道:“總造價(jià)不止10億,和華科那邊商議定制的超級(jí)計(jì)算機(jī)總造價(jià)在35億左右,差不多是10億預(yù)算的三點(diǎn)五倍。”
“但是咱們的川海材料研究所屬于國(guó)家重點(diǎn)支持的科技創(chuàng)新企業(yè),不僅僅在稅收政ce等方面有優(yōu)惠,在修建這種大型科研設(shè)備的時(shí)候同樣是有各種補(bǔ)貼支持的。”
“不僅僅是直接的科研經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼,還有在購(gòu)買,建造這類設(shè)備時(shí)可以降低價(jià)格之類的補(bǔ)貼。”
“所以林林總總算下來,我們修建超算中心只需要付出不到三分之一的資金,其他的都由國(guó)家進(jìn)行補(bǔ)貼或華科那邊承擔(dān)了。”
徐川想了下,總算想起來了當(dāng)初在核廢料項(xiàng)目完工后,上面給了他一份申請(qǐng)文件,將當(dāng)時(shí)才新建不久的川海材料研究所納入了什么政ce里面。
當(dāng)時(shí)他也沒太在意,今天才發(fā)現(xiàn),這玩意居然補(bǔ)貼這么夸張的嗎?
承載著KL-66材料強(qiáng)抗磁性機(jī)理的計(jì)算模型在南大的超級(jí)計(jì)算機(jī)上已經(jīng)跑了四天的時(shí)間了,徐川又在研究所等了兩天,模擬測(cè)試結(jié)果才出來。
收到南大超算傳遞回來的數(shù)據(jù)后,樊鵬越第一時(shí)間就找了過來。
徐川:“結(jié)果如何?”
樊鵬越臉上帶著興奮,快速道:“從模擬結(jié)果來看,理論上成功后了!臨界磁場(chǎng)的提升巨大!”
徐川深吸了口氣,也沒繼續(xù)追問,快步來到了打印機(jī)房。
打印機(jī)嗡嗡的聲音正響著。
很快,徐川拿到了他想要的東西,針對(duì)高溫銅碳銀復(fù)合超導(dǎo)材料引入強(qiáng)抗磁性機(jī)理的模擬測(cè)試結(jié)果。
拿著資料,徐川也沒有回自己的辦公室,直接就在實(shí)驗(yàn)室中翻閱了起來。
一張一張的數(shù)據(jù)圖和表單不斷的映入他的瞳孔中。
“跨越費(fèi)米能級(jí)的Cu遠(yuǎn)在填充到了平帶中,理論上來說這應(yīng)該是由Cu的軌道與C的2d軌道雜化形成的。”
“而在導(dǎo)帶底部和價(jià)帶頂部,模擬引入空穴后Cu原子都具有自旋極性,從結(jié)果來看,這種新型材料在常溫下已經(jīng)成為雙極磁性半導(dǎo)體有點(diǎn)意思。”
摸著下巴,徐川翻閱著手中的材料。
讓他有些意外的是,從模擬結(jié)果來看,經(jīng)過特殊納米手段進(jìn)行調(diào)節(jié),引入額外的Cu原子占據(jù)原本空穴效應(yīng)形成的軌道后,銅碳銀復(fù)合材料的性質(zhì)意外的出現(xiàn)了改變,從原先的類陶瓷材料變成了類半導(dǎo)體材料。
這是他沒有想到的東西。
盡管很多陶瓷材料本身就是半導(dǎo)體,但這一性質(zhì)出現(xiàn)在他一手研發(fā)出來的高溫銅碳銀復(fù)合材料上,還真讓他挺詫異的。
畢竟上輩子他研究出這種材料后,肯定翻來過去的測(cè)試驗(yàn)證折騰過很多次,但均未發(fā)現(xiàn)它還有這種性質(zhì)。
只能說這種額外的改變也不知道會(huì)不會(huì)大幅度的影響原本的超導(dǎo)性質(zhì)。
至于影響,那肯定是有的。
畢竟材料的性質(zhì)已經(jīng)改變了。
不過整體來說,這改變的區(qū)域大部分是非超導(dǎo)部分,應(yīng)該不會(huì)導(dǎo)致它直接跌出超導(dǎo)材料領(lǐng)域。
畢竟要合成出絕對(duì)純凈的超導(dǎo)體是異常難的,其中會(huì)包含有所需超導(dǎo)相之外的其它相。
比如氧化銅基的釔鋇銅氧中超導(dǎo)的主要是釔鋇銅氧123相,但也有不超導(dǎo)的211相,BSCCO中超導(dǎo)的是2223相和2212相,這兩個(gè)相的臨界溫度還不同。
而高溫銅碳銀復(fù)合超導(dǎo)材料也一樣,它主要的超導(dǎo)體是由銅碳銀基復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成的,這是它的超導(dǎo)相,而在超導(dǎo)相以外,還有銅碳銀材料形成的各種其他復(fù)合結(jié)構(gòu)。
而這些復(fù)合結(jié)構(gòu)則是不超導(dǎo)的,通過模型改變的,正是這些不超導(dǎo)相。
利用磁力阱的產(chǎn)生,配合原本的超導(dǎo)相,進(jìn)一步的提升臨界磁場(chǎng),這是學(xué)術(shù)話語(yǔ)。
簡(jiǎn)單的來說,就是在復(fù)合材料上進(jìn)一步的摻雜復(fù)合材料,繼續(xù)提升它的性能。
話糙理不糙,利用Cu原子的特性在非超導(dǎo)相上形成磁力阱,干的就是這事。
思索著,徐川繼續(xù)翻閱著手中模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
在完成了材料的優(yōu)化后,通過第一性原理計(jì)算和材料計(jì)算模型,南大的超算中心對(duì)優(yōu)化后的超導(dǎo)體進(jìn)行超導(dǎo)性質(zhì)的計(jì)算。
一項(xiàng)項(xiàng)的數(shù)據(jù)羅列在了表格中。
硬度、韌性、相純度、相占比、硬度、塑性等各種常規(guī)性能率先映入了他的眼中。
對(duì)于這些材料的普通屬性,徐川只是簡(jiǎn)單的掃了一眼,目光便落在后面的超導(dǎo)性能上。
【模擬臨界溫度(Tc):121.6-134.3K】
【模擬臨界磁場(chǎng)(Hc):在152K下,Hc可達(dá)37.4T-42.7TT,在77K下,Hc可達(dá)最大值47.268T。】
【模擬臨界電流(Ic):在40T下推算可達(dá)到5100A/mm2。】
【臨界電流密度(Jc):】
【導(dǎo)熱系數(shù):591.3W/m·k】
三大臨界數(shù)據(jù)在徐川眼眸中出現(xiàn)。
臨界溫度果然降低了,從原先的152K降低到了模擬的121.6K,不過這個(gè)影響并不大,還在液氮的冷卻范圍中。
關(guān)鍵點(diǎn)在于臨界磁場(chǎng)的模擬數(shù)據(jù),從原先的20T提升到了37T,最大值達(dá)到了47T,這差不多翻了兩倍多。
“漂亮!40T的臨界磁場(chǎng),這強(qiáng)度絕對(duì)夠用了!”
看著手中還散發(fā)著余溫與墨香的A4紙,徐川瞳孔中充溢著喜悅和激動(dòng)。
巨幅的臨界磁場(chǎng)提升,毫無疑問印證了他之前的理論計(jì)算。
如果在接下來的真正實(shí)驗(yàn)中,能復(fù)刻出來這種超導(dǎo)數(shù)據(jù),毫無疑問,小型化可控核聚變與空天發(fā)動(dòng)機(jī)的希望,有了!
40T的臨界磁場(chǎng),通過磁場(chǎng)疊加的方式可以輕輕松松的做到60T以上,甚至更高。
而這種級(jí)別的磁場(chǎng)強(qiáng)度,無論是對(duì)于高溫等離子體的約束,還是構(gòu)造加速磁場(chǎng),都能在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上獲得極大的提升。