234 反常量子霍爾效應與超導電纜

　　上一次永寧公主來金素帕的時候，陳楓直接拿出了常溫超導材料的樣品和資料以示誠意。交換的條件之一就是雙方共享研究成果。

　　現在永寧帶來的就是大明科學家對超導材料樣品的研究進展。

　　專業(yè)問題自然不可能讓永寧自己來談。于是她示意身后的一個隨員走上前來，向陳楓介紹道：“這是我的科學顧問劉韜。他會負責技術交換的具體細節(jié)。”

　　這是一個三十來歲的年輕男人。中等身材，其貌不揚，屬于那種丟進人群就再難找出來的人。

　　他打開了面前的筆記本，把幻燈片投影到了實驗室的空白墻上。然后不急不緩地講解了起來：“我們研究了貴方提供的超導材料樣本和微觀模型，提出了幾種理論解釋……”

　　旁邊的文員將一本厚厚的文件夾放到了陳楓面前。文件夾的封面上印著大明的金色龍紋。

　　陳楓打開文件夾掃了一眼。里面前幾十頁都是超導材料的研究資料。于是他順手把文件夾推到了列克星敦面前。

　　腦伴雖然能夠幫助陳楓瞬間記住資料內容，但想要真正搞懂仍然需要他自己思考。

　　列克星敦也沒有直接閱讀，而是伸出指尖輕觸了粘在文件扉頁上的存儲卡。

　　按照事前的約定，大明會把完整資料以加密數據的形式移交給陳楓?，F在展示的幻燈片只是做個樣子而已。

　　十幾秒后，永寧的科學顧問還沒講完第一章幻燈片，陳楓就通過內部數據鏈獲得了全套的技術資料。并且列克星敦還添加了詳細的注釋和講解。

　　大明的研究人員認為這種常溫超導材料是基于“反常量子霍爾效應”實現的。

　　陳楓之前并沒聽說過“反常量子霍爾效應”這個名詞。但通過列克星敦共享過來的知識，他立刻就明白了八九成。

　　這個名字其實有三層逐步遞進的概念：反?！孔印魻栃?。

　　最基礎的概念——“霍爾效應”，其實就是法拉第電磁感應原理的一個推論。意思是當電流垂直通過磁場中的導體時，會在導體中產生一個與電流和磁場方向垂直的電壓——霍爾電壓。

　　在宏觀導體中，霍爾效應產生的電壓會隨著電流和磁場的增強而等比例增強。

　　但當這個導體的厚度減薄到接近一個原子厚度，變成一個“二維導體”時，情況就不一樣了。

　　根據量子力學原理，微觀領域的任何物理量都不再是連續(xù)的。

　　所以二維導體中的霍爾電壓也不再是連續(xù)提高的，而是一個臺階一個臺階地逐級提高。這就是“量子霍爾效應”。

　　當量子霍爾效應的電壓處于“臺階”的平臺上時，一個奇異的現象發(fā)生了——

　　二維導體的內部變成了絕緣體，而邊緣則變成了超導體！

　　這理論上可以用來制造超導材料。

　　但量子霍爾效應產生超導體仍然需要外加一個強磁場。

　　那么能不能讓二維導體材料自己具備磁場呢？

　　還真的能。

　　這就是“反常量子霍爾效應”。

　　在陳楓穿越前的2018年，清華大學的薛其坤研究團隊在鈦酸鍶襯底上外延生長的鉻摻雜薄膜中，第一次觀測到了反常量子霍爾效應。這個發(fā)現獲得了當年的國家自然科學獎一等獎。

　　但到這一步仍然不夠。

　　因為量子霍爾效應的超導只能出現在邊緣上。僅僅幾個原子寬的超導體，能夠承載的電流實在太小了。

　　所以想要做出實用化的超導材料，就必須在一片材料中做出魚鱗狀密集的小塊二維導體。并且這些二維導體越小越好，最好也只有幾十個原子寬。

　　這樣一來，超導區(qū)域就會聯通成密集的網絡，從而承載足以發(fā)射電炮炮彈的強大電流。

　　解決這個難題的技術，同樣在陳楓穿越前就為人所知了。

　　2017年，麻省理工學院一位年僅21歲的中國博士生發(fā)現把兩層石墨烯偏轉一個特定的“魔法角度”相互疊加，就可以讓電阻變成零。

　　當年，世界頂級科技期刊《自然》雜志連刊兩文報道了團隊的這一重大發(fā)現?！澳Ы鞘鞭Z動全球。

　　而“魔角石墨烯”的神奇正是來源于兩層石墨烯之間形成的魚鱗狀結構。這些納米尺寸的六邊形，正是一個個微小的二維導體。

　　陳楓從胡德艦裝中搞到的這種常溫超導材料，正是將這兩種前沿科技實用化的產物。

　　它是在兩層交錯的單層石墨烯之間夾著只有一個分子厚度的金屬絡合物，形成魚鱗狀的二維導體。然后用兩層特制的磁性絕緣材料把這個只有三個分子厚的薄膜包裹起來，就制成了具備反常量子效應的納米超導薄膜。

　　上百萬層納米超導薄膜，像千層餅一樣粘合在一起，就形成了一根超導體窄帶。

　　窄帶外面包裹一層十幾微米厚的碳纖維，以防止磨損。然后外面再用零點五毫米厚的導磁合金帶一層層纏繞起來。此時磁路接通，反常量子霍爾效應的條件就都滿足了。

　　接下來，把這根帶狀導體呈螺旋形纏繞在一根銅管上，外面再依次包裹上絕緣層、隔熱層、以及碳纖維防護層。

　　最后在銅管內通入零下四十度的冷媒，帶狀導體里的薄膜就會因為反常量子霍爾效應而變成超導體。

　　于是整根電纜的電阻就瞬間變成了零，并且可以承受能夠瞬間把炮彈加速到十倍音速的巨大電流。

　　現在這個時空的科技水平比舊時空要落后一些，但相關的基礎知識都已經具備了。這個時空的研究者和常溫超導技術之間，差的只是一層窗戶紙而已。

　　所以當超導材料的實物和微觀結構模型放在眼前時，大明帝國的研究者很快就推測出了其中的科學原理。他們甚至還據此提出了一些關于制造方法的技術設想。

　　而這種科學原理和制造技術，正是陳楓所需要的。

　　………………

　　對面的大明科學顧問又翻過了一張幻燈片，卻被陳楓打斷了講解：“等一下，這段科學原理不用講了。請向后翻到制造工藝的部分。”

　　劉韜心中暗暗嘆了口氣，停下講解開始向后翻頁。

　　這種遭遇他已經習以為常了。雖然還是會吐槽這些政客聽不懂科學，但他并不會把這種腹誹表現在臉上。

　　他只是依言把PPT翻到介紹生產方法研究的那一張。

　　這一頁上的內容很簡略，只有兩排共計七個小標題。因為大明在這方面其實也沒什么實質的進展。

　　不過劉韜還是耐著性子開始講解：“這種超導材料是一種二維納米材料，需要非常特殊的制造設備和方法。我們通過研究篩選，認為有七種最可能的生產路線。但因為對應的納米級制造設備十分特殊，需要專門設計定制。我們估計，光是設計定制試驗設備就需要三年以上的時間，以及超過二十億明元的資金……”

　　陳楓其實并沒有留意聽劉韜的講解。他從桌上拿起激光筆，用紅色的光點在幻燈片上畫了幾個圈：“不用麻煩了。一號方法是正確的。二號和七號也可以試試，但產量只有一號方法的十分之一?！?p>　　劉韜頓時噎住了。

　　他瞪大了眼睛，難以置信地看向陳楓。

　　房間里頓時陷入了一片寂靜。大明使團的所有人都吃驚地看著陳楓。

　　片刻之后，永寧打破了沉默：“你知道制造方法？那為什么還要把它作為交換條件？”

　　“不，我之前并不知道。”陳楓搖搖頭，“我也是剛剛知道?！?p>　　永寧詫異地瞪大了眼睛。

　　所有人都沒聽懂陳楓這句話，只有列克星敦的嘴角露出了微笑。