掛斷了電話(huà),徐川將手中卷起來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告重新展開(kāi)。
碳基芯片的研發(fā)評(píng)價(jià)為s級(jí)項(xiàng)目是完全符合標(biāo)準(zhǔn)的。
換句話(huà)來(lái)說(shuō),也就是星海研究院這邊的項(xiàng)目評(píng)價(jià)最高隻有s級(jí),如果上麵還有ss級(jí)或sss級(jí)的話(huà),它同樣夠得上。
就如同學(xué)霸考一百分是因?yàn)樵嚲頋M(mǎn)分就隻有一百分一樣,碳基芯片對(duì)於星海研究院來(lái)說(shuō),評(píng)分是s級(jí)是因?yàn)樽罡呔碗b有s級(jí)的評(píng)分。
這應(yīng)該是材料研究所那邊的第一個(gè)s級(jí)項(xiàng)目,在此之前,材料研究所並沒(méi)有s級(jí)項(xiàng)目,最高的級(jí)別是a級(jí)。
翻閱著手中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告,徐川陷入了沉思。
雖然說(shuō)他在材料領(lǐng)域的研究還算是出色,但在芯片領(lǐng)域卻是個(gè)純外行。
因?yàn)檫@涉及到的領(lǐng)域?qū)嵲谑翘嗔恕?br />
材料、設(shè)計(jì)、製造、封測(cè)、設(shè)備.cpu、gpu、fpga、存儲(chǔ)芯片、指紋識(shí)別芯片、攝像頭cis芯片、射頻芯片.各個(gè)環(huán)節(jié),各種類(lèi)型可以說(shuō)不是一個(gè)國(guó)家能夠搞定的。
矽基芯片的研發(fā)設(shè)計(jì)製造,也不是米國(guó)一個(gè)國(guó)家推動(dòng)的,這是集合近乎整個(gè)西方國(guó)家陣營(yíng)的力量,才完善的。
比如來(lái)自日耳曼國(guó)的分布式布拉格反射器、來(lái)自櫻花國(guó)的高純度單晶矽、亦或者來(lái)自米國(guó)的極紫外光係統(tǒng)
毫不誇張的說(shuō),一枚小小的芯片的生產(chǎn)過(guò)程,涉及到近乎完整的工業(yè)化體係。
而且絕大部分的零件,還都是最頂尖的那種。
所以星海研究院的研發(fā)能力再?gòu)?qiáng)悍,也沒(méi)有完整的產(chǎn)業(yè)鏈能夠獨(dú)自將一枚芯片生產(chǎn)出來(lái)。
所以在碳基芯片的研發(fā)和後續(xù)開(kāi)發(fā)上,尋找合作夥伴是必須的。
而在芯片的研究方麵,國(guó)內(nèi)有資格有能力的其實(shí)就那麼屈指可數(shù)的幾家,後續(xù)的合作研發(fā),要挑選的話(huà),找誰(shuí)呢?
腦海中國(guó)內(nèi)的芯片廠(chǎng)商陸續(xù)劃過(guò),並沒(méi)有用多久的時(shí)間,徐川便已經(jīng)有了決定。
畢竟合適的廠(chǎng)商,其實(shí)也並沒(méi)有太多的選擇。
當(dāng)然,在尋找合作廠(chǎng)商前,他需要解決掉碳基芯片的製備難題,至少是部分核心製造難題,比如碳納米管晶體的批量完整排序,比如碳半導(dǎo)體的穩(wěn)定轉(zhuǎn)變等等。
隻有解決了這些問(wèn)題,才有足夠的希望能夠做出來(lái)真正的碳基芯片。
針對(duì)月球背麵瑤池環(huán)形山的形成原因正在調(diào)查探索中。
但在那之前,他們並不是沒(méi)有事情可以做。
一方麵,在信息研究所那邊,超算中心已經(jīng)騰出了足夠的計(jì)算資源,正在通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)‘瑤池晶’進(jìn)行分析。
對(duì)於目前的材料學(xué)界來(lái)說(shuō),當(dāng)前主流的新材料研發(fā)方法,依舊是通過(guò)研究者的“科學(xué)直覺(jué)”、以往積累的“實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)”以及大量重複的“嚐試法”實(shí)驗(yàn),利用有限的條件去發(fā)現(xiàn)一條可行的方法。
不過(guò)在他這邊,這種傳統(tǒng)的方案可以先通過(guò)針對(duì)性建立起來(lái)的化學(xué)材料計(jì)算模型來(lái)進(jìn)行模擬計(jì)算,通過(guò)超算中心節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)工作量的。
當(dāng)然了,數(shù)學(xué)的方法雖然能縮小實(shí)驗(yàn)的工作量,但實(shí)驗(yàn)依舊是必不可少的。
畢竟理論再怎麼厲害,也是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的。
而信息研究所的超算中心這邊,針對(duì)瑤池晶這種特殊材料的計(jì)算分析已經(jīng)進(jìn)行了兩天了。
如果沒(méi)有意外的話(huà),今天差不多就能完成最後一批的分析工作。
而另一方麵,在針對(duì)瑤池晶的研究中,徐川已經(jīng)開(kāi)始了第一批的材料複刻實(shí)驗(yàn)。
材料研究所內(nèi)的核心實(shí)驗(yàn)室中,穿著白大褂,帶著手套護(hù)目鏡全副武裝的徐川正在將手中的實(shí)驗(yàn)器皿送入了cvd管式爐中。
瑤池晶,也就是從月球背麵‘瑤池環(huán)形山’的衝擊壁上采集的月巖。
這是徐川命名的名字,它在各透射電鏡、掃描電子顯微鏡、拉曼光譜儀等各種科研設(shè)備的分析下,已經(jīng)摸清楚了裏麵的成分和結(jié)構(gòu)。
這會(huì)所做的,就是嚐試性的複製。
碳納米管能夠在瑤池晶的襯底上穩(wěn)定生長(zhǎng),這意味著什麼不用多說(shuō)。
即襯底材料能夠用來(lái),至少其中的某一項(xiàng)物質(zhì),能夠用來(lái)當(dāng)做碳基芯片的基底。
簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō),就是類(lèi)似於矽基芯片的基底矽片一樣,可以讓晶體管在上麵生長(zhǎng)和光蝕雕刻,進(jìn)而形成集成電路。
而碳基芯片,自然也離不開(kāi)這種基底。
隻不過(guò)目前來(lái)說(shuō),相關(guān)的研究隻僅僅存在部分實(shí)驗(yàn)室裏麵。
這是超高難度的研發(fā)工作,沒(méi)有那麼容易解決的。
包括現(xiàn)在徐川所進(jìn)行的複刻實(shí)驗(yàn),也隻是人工的將瑤池晶上的襯底材料拆解出來(lái),然後利用cvd管式爐進(jìn)行碳納米管的氣相沉積生長(zhǎng)。
至於生長(zhǎng)出來(lái)的東西,是否初步具備半導(dǎo)體性質(zhì),對(duì)於目前的研究來(lái)說(shuō)並不是很重要。
天然生成的礦物,在絕大部分的情況下是不如人工冶煉的。
所以這一次的實(shí)驗(yàn),隻不過(guò)是想按照瑤池晶的原有材料進(jìn)行一次複刻,看看能否人工做到將碳納米管完整有序的疊層排列在襯底上。
這才是最重要的。
就在徐川處理著手中的研究之時(shí),實(shí)驗(yàn)室的大門(mén)被人推開(kāi)了。
材料研究所的所長(zhǎng)趙光貴拿著一疊厚厚的文件快步走了進(jìn)來(lái)。
“徐院士,完整的分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算數(shù)據(jù)出來(lái)了。”
“稍等一下,我處理完手上的這些碳納米管。”
聽(tīng)到趙光貴的匯報(bào),徐川頭也沒(méi)迴,有條不紊的將手中的材料處理妥當(dāng),最終送進(jìn)了cvd管式爐後,調(diào)整好參數(shù)後,設(shè)備啟動(dòng)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)後,他才將手套和護(hù)目鏡摘了下來(lái)。
一旁,趙光貴快速的將分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算數(shù)據(jù)遞了過(guò)來(lái),同時(shí)簡(jiǎn)單的開(kāi)口道。
“從分子動(dòng)力學(xué)模擬的結(jié)果來(lái)看,瑤池晶中的碳納米管是在超過(guò)至少三百度以上的高溫、無(wú)氧、高壓的環(huán)境中形成的。”
“而在形成過(guò)程中,瑤池晶中的另一種材料,即材料內(nèi)部的硫化合物可能起到了催化的作用。”
“硫化物?”
聞言,徐川的臉上閃過(guò)了一絲驚訝,他推測(cè)過(guò)多種可能,也推測(cè)過(guò)瑤池晶中具有起到催化作用的關(guān)鍵材料,但還真沒(méi)往硫化物上麵去想。
因?yàn)樵诓牧蠈W(xué)中,硫化物和碳在一定的條件下是比較容易發(fā)生反應(yīng)的。
尤其是在高溫條件下,碳和硫反應(yīng)會(huì)直接生成二硫化碳,這不僅會(huì)破壞原有碳納米管材料的純淨(jìng)度,還會(huì)造成嚴(yán)重的幹?jǐn)_,因?yàn)槎蚧际且后w,在高溫下具備較強(qiáng)的流動(dòng)性。
趙光貴點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“嗯,超算那邊通過(guò)對(duì)瑤池晶進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算逆推,發(fā)現(xiàn)瑤池晶有可能在月球的火山噴發(fā)下,原有初始形態(tài)可能是是液態(tài)的。”
“在經(jīng)過(guò)流動(dòng)的時(shí)候,二硫化碳和內(nèi)部的某種硫化物共同引導(dǎo)下,在無(wú)氧且高壓的環(huán)境中,碳納米管可能會(huì)被引導(dǎo)排序,繼而在ab-an長(zhǎng)石族礦物襯底上沉積,繼而構(gòu)造出整齊排序的碳納米管陣列.”
一邊聽(tīng)著趙光貴的匯報(bào),徐川一邊翻閱著手中的模擬計(jì)算數(shù)據(jù)。
從利用超算中心+化學(xué)材料計(jì)算模型對(duì)瑤池晶進(jìn)行的分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算逆推數(shù)據(jù)來(lái)看,硫化物還真的極有可能是促進(jìn)碳納米管穩(wěn)定有序,整齊排列在ab-an長(zhǎng)石族礦物襯底上的關(guān)鍵催化劑。
隻不過(guò)這一催化劑,有些反科研直覺(jué)了。
蹙著眉頭,徐川緊盯著分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算的逆向推測(cè),眼神中帶著思索。
這份材料計(jì)算數(shù)據(jù)的確是他從未想過(guò)的方向。
如果它才是正確的,就意味著這幾天他在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的各種複刻實(shí)驗(yàn)從最基礎(chǔ)就錯(cuò)了。
當(dāng)然,徐川並不怕自己犯錯(cuò),隻要能找到原因糾正過(guò)來(lái)就行。
翻閱中手中的數(shù)據(jù),他的目光落到了一張瑤池晶的模擬‘材料物相表征圖’上麵,盯著這種曲線(xiàn)有些熟悉的數(shù)據(jù),他總感覺(jué)有些莫名的熟悉。
“這種圖,有些熟悉的感覺(jué)”
一旁,趙光貴湊了過(guò)來(lái),看了一眼徐川翻閱的位置,隨即在自己手上的模擬計(jì)算數(shù)據(jù)文件上找到了對(duì)應(yīng)的圖片。
“這是通過(guò)活性評(píng)價(jià)和密度泛函理論計(jì)算模擬推算出來(lái)的吧?”看著眼前的圖表,趙光貴皺著眉頭開(kāi)口道。
徐川點(diǎn)了點(diǎn)頭:“嗯,模擬圖應(yīng)該沒(méi)什麼問(wèn)題,隻不過(guò)我對(duì)這幅圖像有些莫名的熟悉感,像是在哪裏見(jiàn)過(guò)一樣。”
盯著這張‘材料物相表征圖’,他在腦海中努力的搜索著。
“硫碳納米管”
瞳孔帶著些許的擴(kuò)散,和硫與碳相關(guān)的實(shí)驗(yàn)與研究如同電影院中的放映片一樣,一副副的畫(huà)麵在腦海中閃過(guò)。
但可能是做過(guò)的研究和實(shí)驗(yàn),看過(guò)的各種數(shù)據(jù)圖表太多了,一時(shí)半會(huì)的,他也沒(méi)能迴憶起這份熟悉感到底是在哪裏見(jiàn)過(guò)。
搖了搖頭,收迴了思緒,徐川長(zhǎng)舒了口氣,道:“如果是硫化物和二硫化碳在整個(gè)過(guò)程中起到了關(guān)鍵的催化和引導(dǎo)作用的話(huà),那我們之前的研究方向可能都錯(cuò)了。”
趙光貴皺著眉頭,道:“碳和硫在化學(xué)性質(zhì)上具備較高的相似性,再加上兩者在高溫下的不可逆反應(yīng),我們的確在之前沒(méi)怎麼考慮過(guò)這方麵的東西。”
一般來(lái)說(shuō),催化劑是通過(guò)降低反應(yīng)的活化能來(lái)加速化學(xué)反應(yīng)的速率,同時(shí)保持反應(yīng)的平衡狀態(tài)不變來(lái)引導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的。
其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前後保持不變,這是催化劑的一個(gè)關(guān)鍵特性。
比如乙醇的催化氧化。
一般會(huì)使用銅絲作為催化劑,乙醇與氧氣反應(yīng)生成乙醛和水。
在這個(gè)過(guò)程中,銅絲首先與氧氣反應(yīng)生成氧化銅,然後再與乙醇反應(yīng)生成乙醛和銅,從而實(shí)現(xiàn)了乙醇的催化氧化。
在整個(gè)過(guò)程中,雖然銅絲參與了反應(yīng),但最終的質(zhì)量和本身並沒(méi)有改變。
而瑤池晶中的硫化物不同。
在高溫高壓的環(huán)境下,硫和碳會(huì)生成比較穩(wěn)定的二硫化碳,且二硫化碳的物理化學(xué)性質(zhì)都比較穩(wěn)定。
盡管它易揮發(fā),但不易在常規(guī)條件下分解。
也就是說(shuō),在瑤池晶中,這種反應(yīng)會(huì)被認(rèn)為是不可逆的。
因?yàn)闊o(wú)論是徐川也好,還是他也好,基本在思考形成過(guò)程的時(shí)候,第一直覺(jué)就會(huì)將硫化物排除在催化劑當(dāng)中。
但結(jié)合了化學(xué)材料計(jì)算模型的超算中心卻給出了不同的答案,反直覺(jué)的給出了硫化物和二硫化碳可能是引導(dǎo)碳納米管整齊有序排列的催化原因。
這的確讓人感覺(jué)到相當(dāng)?shù)牟豢伤甲h。
“會(huì)不會(huì)是過(guò)飽和效應(yīng)?”
盯著手中的模擬數(shù)據(jù)報(bào)告,趙光貴思索了一會(huì)後開(kāi)口提出了一種可能性。
“嗯?”
徐川看了過(guò)去,頓時(shí)反應(yīng)了過(guò)來(lái):“你是說(shuō)過(guò)飽和催化?”
過(guò)飽和催化可能指的是在過(guò)飽和溶液中,通過(guò)加入催化劑來(lái)促進(jìn)或加速過(guò)飽和析晶反應(yīng)的過(guò)程。
這種反應(yīng)發(fā)生在含有過(guò)量溶質(zhì)的溶液中,當(dāng)溶質(zhì)濃度超過(guò)其在該溫度下的飽和濃度時(shí),就會(huì)發(fā)生過(guò)飽和現(xiàn)象。
在日常生活中最簡(jiǎn)單最能理解的,其實(shí)就是高中時(shí)期會(huì)做的一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn),過(guò)飽和氯化鈉溶液的製。
當(dāng)然,過(guò)飽和催化和這個(gè)概念區(qū)別還是挺大的。
趙光貴點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“嗯,如果說(shuō)硫化物、二硫化碳以及碳納米管在催化過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)飽和情況的話(huà),穩(wěn)定的引導(dǎo)多餘的碳納米管進(jìn)行氣相沉積也並不是不可能的事情。”
“而且過(guò)飽和催化在材料學(xué)中雖然較少,但並不罕見(jiàn),比如過(guò)飽和fe-n5多功能催化位點(diǎn)用於耐用型鋰硫電池。”
徐川沒(méi)在意趙光貴後麵說(shuō)的東西,這些概念他自然很清楚,這會(huì)兒他腦海中閃過(guò)的東西隻有一個(gè)。
鋰硫電池!
他總算是想起來(lái),自己在那裏看到過(guò)那張‘材料物相表征圖’有熟悉感的圖片了!
沒(méi)錯(cuò),就是在鋰硫電池的研發(fā)過(guò)程中,針對(duì)硫一多壁碳納米管複合材料的製備和電化學(xué)性能研究時(shí)的發(fā)現(xiàn)!
或許,他知道該怎麼通過(guò)過(guò)飽和多硫化物及二硫化碳作為催化劑與引導(dǎo)材料來(lái)大規(guī)模的製備碳納米管集成晶體管了。
隻不過(guò)在正式開(kāi)始之前,他還需要打個(gè)電話(huà)給月球那邊,讓那邊的科研人員先幫他去要瑤池環(huán)形山中確定一個(gè)情況!
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