扫描探针显微镜到位的那天,孙浩然在实验室门口站了十分钟。
设备用木箱装着,外面裹着防震材料,拆开一看,崭新的金属外壳泛着冷光。德国的牌子,出厂日期是半年前,说明书厚得像砖头。
“孙工,这玩意儿,真值三十万?”助手小李绕着设备转了一圈,小心翼翼地摸了摸控制面板。
“值不值,得看它能帮咱们现什么。”孙浩然深吸一口气,“安装调试要多久?”
“厂家派了工程师,说至少要三天。”
“三天太长了。”孙浩然看看日历,“跟工程师说,咱们的人全程跟着学,加班加点,两天内必须调好。加班费按三倍算。”
“好嘞!”
设备安装调试的两天,孙浩然几乎没合眼。他带着团队全程跟着德国工程师,从开箱验货到基础校准,从软件安装到参数设置,每一个步骤都仔细记录。
德国工程师叫汉斯,五十多岁,严谨得近乎刻板。但看到孙浩然他们对技术这么上心,态度也缓和了不少。
“孙,你们是我见过最认真的中国客户。”调试间隙,汉斯用生硬的汉语说,“以前来安装设备,都是我们弄,客户等着用。你们不一样。”
“因为我们需要知道这设备到底怎么用。”孙浩然递给他一杯茶,“汉斯先生,这台显微镜,能看到原子级别的结构吗?”
“理论分辨率o纳米,实际看材料,o纳米没问题。”汉斯说,“但要想看清原子排列,需要样品制备得非常好,环境振动要控制,温度要稳定……”
“我们能做到。”孙浩然说。
汉斯看了看实验室的环境,普通的水泥地面,没有专门的隔震台,空调是窗机,噪音不小。
他摇摇头:“孙,这里条件不够。要看到清晰的原子像,你们需要专门的净间,恒温恒湿,气浮隔震台。”
“那如果就在这间实验室,我们能看到什么?”
“材料表面形貌,纳米尺度的粗糙度,微区成分分布……这些可以。但单个原子,难。”
孙浩然沉默了几秒:“那就先看这些。”
两天后,设备调试完成。
第一个被放上去的样品,就是那块在度表现出常稳定性的传感器核心薄膜。
真空腔关闭,电子束启动,显示器上开始出现图像。
先是模糊的灰度背景,然后逐渐清晰。材料表面的纹路呈现出来,比普通显微镜下看到的更精细,更立体。
“放大,继续放大。”孙浩然盯着屏幕。
图像不断放大。oo倍,ooo倍,倍……
当放大到十万倍时,屏幕上的图像让所有人都屏住了呼吸。
薄膜表面不是平滑的,也不是完全无序的。它呈现出一种奇特的图案,无数个六边形网格,像蜂巢,但每个网格的大小并不完全一致。在网格的交点处,有更明亮的点,像是某种“节点”。
“这是,自组织纳米结构?”小李喃喃道。
孙浩然没说话,操作鼠标,将图像局部进一步放大。
更清晰的细节呈现出来。那些“节点”处,原子排列明显更有序,形成了类似晶体的结构。而网格内部的区域,原子排列则相对松散。
“改变样品温度。”孙浩然说,“从o度开始,一度一度升,每个温度点拍一张高分辨图。”
实验持续了整整八个小时。
温度从o度升到o度,两百多张高分辨图像被记录下来。
当温度升到度时,奇迹生了。屏幕上,那些“节点”突然变得更亮,网格结构变得异常清晰。而在其他温度下,图像总是有些模糊,有些“毛躁”。
“就是这里。”孙浩然指着屏幕,“在这个温度点,材料的原子排列达到了某种……最优状态。节点处的有序区域扩大,无序区域缩小。整个结构,像是‘收紧’了。”
“所以信号才那么稳定?”小李问。
“对。”孙浩然点头,“量子隧穿效应,对界面状态极其敏感。界面越有序,隧穿越稳定。而温度变化会影响原子热振动,破坏有序性。但在某个特定温度,热振动恰好能促进某些原子‘归位’,反而让结构更有序。”
他调出传感器信号数据,和显微图像并列显示。
“你们看,信号稳定性最好的时刻,正好对应着结构最清晰的时刻。这不是巧合。”
实验室里安静了几秒。
“孙工,”一个年轻的研究生开口,“那如果我们能找到一种材料,让这种‘最优状态’出现在度,或者o度……”
“那就有实用价值了。”孙浩然眼睛亮,“汉斯先生,这台设备,能用来观察材料在变温过程中的实时结构变化吗?”
汉斯想了想:“可以,但需要加装温控样品台。我们公司有配套的,不过,要加钱。”
“多少钱?”
“大概五万。”
孙浩然咬了咬牙:“买。”
“孙工,”小李小声提醒,“咱们这个月的预算快了。厂长那边……”
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“我去跟厂长说。”孙浩然站起身,“这个现,值这个价。”