Спустя несколько часов, в поздний час ночи.
Чжан Хонан склонился над сложным оптическим измерительным прибором, глядя через смотровое окно на изменения световых пятен, излучаемых лазерным интерферометром внутри.
Лиа Бо, тем временем, работала за компьютером, на экране которого в реальном времени отображалась кривая изменения показателя преломления материала в зависимости от длины волны лазера.
"Уважаемый профессор, как видите, обратный показатель преломления образца 12А-03 очень четко проявляется именно в этом ближнем инфракрасном диапазоне", - указала Лиа Бо на участок кривой, резко уходящий в отрицательную область.
Чжан Хонан слегка кивнул, но радость в его выражении лица мгновенно исчезла: "А остальные?"
"12А-01 и 12А-04 не сработали, отрицательного участка не появилось. У 12А-02 сначала было слабое отрицательное значение, но оно быстро исчезло..." Лиа Бо быстро переключал потоки данных: "У 12А-05 и 12А-03 время появления примерно одинаковое, но колебания очень плохие..."
Как и сообщал Лиа Бо, из шести металлических пленок, обработанных сильным магнитным полем, только четыре временно показали отрицательное преломление.
И три из них, словно лопнувшие пузыри, в течение нескольких минут отрицательный сигнал на экране резко колебался и в конечном итоге полностью исчез, кривая вернулась к обычным положительным значениям.
Только одна пленка, номер А3, стойко сохраняла свой отрицательный преломляющий эффект, хотя и его сила медленно уменьшалась.
"Тридцать минут, А-3 все еще держится, это уже один из лучших наших результатов за последнее время", - Лиа Бо снял очки и потер переносицу.
В его голосе звучала усталость, но больше - бессилие. "Мы пробовали повторно магнитные образцы, каждый раз результат... как лотерея."
"Результат не воспроизводим, значит?"
Чжан Хонан знал, что разработка материалов с отрицательным преломлением - дело не одного дня, и это не была приоритетная задача на текущем этапе его работы, но он всегда внимательно читал ежемесячные отчеты.
"Да..." Лиа Бо открыл папку на компьютере, в которой находилось множество огромных файлов данных, названных по номерам образцов.
Прокрутка колесика мыши несколько раз не дошла до конца.
"С тех пор, как я начал работать над этим проектом, я провел более девятисот успешных тестов, и только два раза они держались семь дней, хотя в конечном итоге все равно не сработали", - он вздохнул. "Более серьезная проблема в том, что конкретные результаты после каждого завершения различаются. Образец, который успешно показал отрицательное преломление в прошлый раз, может в следующий раз просто не сработать. Иногда даже не знаешь, с чего начать анализ."
"Покажите результаты всех характеристик на трансмиссионной электронной микроскопии (TEM) для неудачных и относительно стабильных образцов", - сказал Чжан Хонан, вставая и немного разминаясь. "Сравним различия между этими двумя группами".
Лиа Бо быстро запустил несколько файлов изображений на компьютере.
Чжан Хонан подошел ближе, чтобы увидеть различия в микроструктуре.
Но примерно половина изображений была не очень четкой, и было трудно увидеть что-либо ценное.
"Качество изображения действительно не очень хорошее", - Лиа Бо объяснил. "На самом деле, у самых нестабильных образцов характеристики практически исчезают сразу после проведения измерения показателя преломления in situ, поэтому у нас нет возможности провести TEM... Мы можем только работать с теми, которые относительно долговечны".
На экране быстро промелькнули высокоразрешающие изображения TEM, показывающие искусственно вызванную периодическую кристаллическую структуру внутри материала.
Чжан Хонан быстро просмотрел их, нахмурившись.
Несмотря на высокое разрешение изображения, те атомы или электроны, которые действительно свободно перемещались и не были локализованы, были невидимы в статичных изображениях TEM, и их динамические дефекты или недостатки в расположении не могли быть запечатлены.
"Дефекты", которые он хотел сравнить, практически отсутствовали в существующих результатах характеристики.
"Преподаватель, у вас появились новые идеи?"
Лиа Бо остро почувствовал нарастающие мысли Чжан Хонана.
"Да..." Чжан Хонан кивнул. "Когда я был в кабинете, я говорил, что идея искусственного вызова периодической кристаллической структуры похожа на строительство из кубиков на пляже, и ее может снести даже легкий ветерок".
Лиа Бо с энтузиазмом кивнул: "Действительно, образцы, взятые с той машины, потеряли свои характеристики примерно через двадцать дней".
"Тогда," - голос Чжан Хонана стал взволнованным, - "почему бы нам не изменить подход? Почему бы не позволить материалу самоорганизоваться?"
"Самоорганизоваться?"
Лиа Бо с недоумением повторил.
"Да!" Чжан Хонан сорвал бумагу с ближайшего стола, - "использовать сам световой поток! Применить свет определенной длины волны, определенного шаблона, достаточно сильный когерентный свет, чтобы 'управлять' атомами или электронами в материале! Не задавать им искусственно положение в кристаллической решетке, а заставить их, под воздействием взаимодействия, спонтанно, коллективно корректировать свое состояние, формируя динамичную, стабильную, резонирующую со светом сверхрешетку!"
Говоря это, он продолжал рисовать на бумаге схемы, иллюстрирующие возбуждение фотонами:
"Подумайте о конденсате Бозе-Эйнштейна! Подумайте о сверхтекучих веществах! Это все макроскопические квантовые явления, когда частицы действуют 'коллективно' при низких температурах!"
Его мысли становились все яснее, а темп речи - быстрее:
"Невозможно ли в определенных материальных системах, под управлением светового потока, вызвать что-то подобное... оптическое сверхтекучесть? Чтобы атомы перестали действовать поодиночке, а как единое целое реагировали на свет? Материал, сформированный таким образом, теоретически может быть совершенно лишен дефектов, первозданным и чистым! Его оптические свойства могут превзойти все наши нынешние представления!"
Эта идея была смелой и революционной, и Лиа Бо на мгновение онемел от удивления.
К счастью, он быстро пришел в себя и осознал, что этот подход действительно выходит за рамки традиционной разработки материалов, направляясь прямо к сути управления атомами!
Но сложность создания атомных массивов была огромна, по крайней мере, на данный момент не было способа с высокой степенью эффективности этого сделать.
Поэтому напрямую проверить правдоподобность предположения Чжан Хонана маловероятно.
Только наоборот.
"То есть, мы должны доказать, что нестабильность образцов вызвана дефектами на атомном уровне?"
"Именно, это ключевой момент!" Чжан Хонан дважды щелкнул по экрану с изображением в электронной микроскопии. "Лучше всего было бы непосредственно увидеть, что в более нестабильных образцах атомное расположение более хаотично, а дефектов больше, а в более стабильных - наоборот. Просто текущие результаты в электронной микроскопии этого не позволяют."
Электронная микроскопия изначально не предназначена для характеристики свободных атомов, а ее изображения также проецируются на двумерную плоскость, что затрудняет удовлетворение столь строгих и причудливых требований.
Двое погрузились в короткую тишину. В лаборатории слышался лишь приглушенный гул приборов.
"Возможно... атомно-проникающая томография (APT)?" - внезапно сказал Чжан Хонан, нарушив тишину. "Она сохраняет информацию о составе и положении отдельных атомов! Лиа Бо, вы проводили APT-характеризацию ранее?"
По крайней мере, в последних нескольких отчетах он не помнил никаких данных, связанных с APT.
"Только для первых партий образцов... APT слишком дорогой, занимает много времени, и он дает только трехмерное положение и состав атомов, а не информацию о кристаллической структуре, что не очень помогает нашим предыдущим исследованиям", - Лиа Бо почесал затылок. "К счастью, данные все еще сохранены."
"Быстро, загрузи их!" - немедленно приказал Чжан Хонан. "Сравним с результатами электронной микроскопии того же образца!"
Данные были быстро загружены, два окна отображались рядом: слева - трехмерная облака атомарных положений, полученное с помощью APT, с разноцветными точками, обозначающими разные элементы; справа - изображение той же области образца, полученное с помощью электронной микроскопии.
Они затаили дыхание, пытаясь наложить два изображения друг на друга.
Однако разочарование нахлынуло быстро.
Облако точек APT в трехмерном пространстве демонстрировало заметные локальные искажения и растяжения, которые не могли согласоваться с кристаллической структурой, показанной на изображении в электронном микроскопе.
"Искажения слишком серьезны", - нахмурился Лиа Бо. "Совершенно не совпадают... даже если выбрать несколько нулевых точек и попытаться немного растянуть, результат будет совершенно ненадежным."
В комнате снова воцарилась тишина.
"Может... попробовать использовать алгоритм для коррекции данных APT... попробовать сопоставить?"
Лиа Бо с надеждой посмотрел на рядом стоящего Чжан Хонана.
В его глазах способности его босса в области алгоритмов были бесспорны, он неоднократно творил чудеса.
Однако на этот раз Чжан Хонан покачал головой:
"Трудно... разные устройства, разные процессы подготовки образцов, разный порядок измерений... четырехуровневые системы координат разные... постобработка будет как стрелять в цель через гору, ошибки только будут увеличиваться..."
Сказав это, он внезапно запнулся.
Вскоре из его головы выросло новая идея!
"Только если..." Чжан Хонан глубоко вдохнул. "Только если удастся объединить электронный микроскоп и атомно-проникающий зонд в одном устройстве..."
"А?"
Лиа Бо тоже не был экспертом в области микроструктурной характеристики, и услышав это предложение, он просто опешил.
"После получения высокоразрешающего структурного изображения под просвечивающим электронным микрометром, сразу же, в том же образце, в том же месте, в той же системе координат, провести атомно-проникающую томографию", - Чжан Хонан показывал на экране. "Тогда можно использовать четкое изображение кристаллической решетки, полученное с помощью TEM, в качестве карты для коррекции локальных искажений трехмерной реконструкции APT, и получить идеально совпадающий результат наложения!"
Лиа Бо уже привык к ощущению, когда знания просачиваются в его мозг, и он быстро проигнорировал детали, которые не понимал, быстро обдумывая техническую осуществимость:
"Но с технической точки зрения..." - он выглядел обеспокоенным. "Наше оборудование TEM и APT, имеющееся в лаборатории, все импортное... отечественный TEM только начинает развиваться, всего несколько моделей, и разрешение недостаточно высокое. А что касается трехмерной атомно-проникающей томографии... в Китае вообще нет коммерческих моделей, где мы можем заказать такое супер-устройство?"
Из четырех мировых лидеров в области микроструктурной характеристики три базируются в Северной Америке, а один - в Японии.
Поэтому, несмотря на то, что Вассенский договор давно уже утратил свою силу, Китай всегда мог только получать продукцию, но ему было трудно получить доступ к ключевым технологиям, и исследования начались относительно поздно.
"С оборудованием проблем нет!" - Чжан Хонан твердо сказал. "Хотя исследования в области отрицательно преломляющих материалов являются строго секретными, это устройство на самом деле не такое уж и чувствительное..."
Обновлено: 07.04.2026