学霸的模拟器系统 第118节

　　林允宁显然早有准备，他在LabVIEW里，很快就搭建起了一套PID反馈控制程序。

　　当他将程序的输出端口与压电位移台的驱动器连接，按下“运行”键时，整个系统立刻自检成功，顺利启动。

　　他再次打开加热激光。

　　之前那个不断漂移的信号峰，在初始经历几次微小的晃动之后，很快稳定了下来。

　　“真有你的，这次咱们一劳永逸，不用每次都在样品上烧洞了。”

　　孙婧开心地拍了拍林允宁的肩膀，“那标定温度的问题呢？你想通了么？”

　　“想好了。”

　　林允宁的回答干脆利落。

　　在模拟器上，他已经进行了反复探索。

　　他没有再去看那个几乎淹没在噪声里的反斯托克斯峰，而是将光谱的显示范围，聚焦在了那个代表着硅声子模式的、位于~520 cm?1的尖锐主峰上。

　　“就用它。”

　　他指着屏幕。

　　“用它？用它干嘛？”

　　孙婧一脸困惑，“这是声子峰，不是温度计啊。”

　　“它可以当温度计。”

　　林允宁的语气异常笃定，“师姐，你忘了咱们之前讨论过的那个问题了？降温的时候，拉曼峰位会发生什么？”

　　孙婧一愣，随即恍然大悟：

　　“蓝移！因为晶格收缩！”

　　“对，”

　　林允宁点了点头，“既然峰位会随着温度变化而移动，那我们反过来，不就可以通过精确测量峰位的移动，来反推出局域温度的变化吗？”

　　他转向孙婧，思路清晰无比，“斯托克斯/反斯托克斯强度比，在低温下信噪比太差，基本等于瞎猜。但拉曼峰位的温漂，虽然效应微弱，但它足够稳定。对我们这台高分辨率的光谱仪来说，测量零点零几个波数的移动，轻而易举。”

　　“用峰位移测温？你脑洞也太大了！”

　　孙婧一愣，随即摇头，“文献里从来没人这么干过！信号峰确实会移动，但是跟温度的关系谁也不知道，你怎么从位移推断温度变化？这不就是瞎猜吗？”

　　“师姐说的对，所以我们得先标定。”

　　林允宁笑了笑，思路清晰无比，“我们先不进行局部加热。我们改变整个样品腔的全局温度，从4K到100K，每隔5K测一个点，精确地标定出峰位和温度的对应关系。

　　“有了这条‘校准曲线’，我们再回过头来做局部加热实验。

　　“到那时，只要测量出峰位的移动了多少，就能反推出局域的精确温差。”

　　这是一个设计精巧的双光路系统，两组光路各司其职，互不干扰。

　　接下来的几个小时，两人严格按照林允宁设计的方案，先校准温度，再进行测量。

　　清晨六点半，仪器时间快要结束的时候。

　　电脑屏幕上，所有的数据点都被绘制完成，一条清晰的曲线终于浮现出来。

　　横坐标，是由“双光路激光温度计”精确标定的温度梯度ΔT。

　　纵坐标，是计算出的热整流系数。

　　“呼，终于做完了！”

　　孙婧靠在椅子上，长长伸了个懒腰，紧身羊毛衫勾勒出的好身材，一览无余。

　　林允宁的目光，却始终停留在屏幕上，双眉紧锁，一言不发。

　　“怎么啦？”

　　孙婧见他面色不对，凑过来问道。

　　林允宁指了指屏幕上的曲线，眼神里满是困惑。

　　只见图上的曲线，并没有像他们预想的那样，呈现出完美的线性关系。

　　在温差较小的时候，热整流效应确实随ΔT线性增强，与物理常识完全一致。

　　但当温差超过某个阈值后，曲线却突然“拐弯”了——

　　它不再上升，而是进入了一个“平台期”，甚至在温差进一步增大时，略有下降！

　　“这……这是什么情况？”

　　孙婧也发现了不对劲，她凑上前，反复检查着原始数据，“数据没问题啊，怎么会饱和？理论上不应该啊。”

　　这个反常的结果，像一盆冷水，浇灭了两人刚刚燃起的兴奋。

　　林允宁没有说话，只是将那张非线性的曲线保存了下来。

　　线性响应理论在这里似乎失效了。

　　是加热后的某种特殊的激发模式？还是仪器在加热一段时间出现了系统误差？

　　或者，他们观测到的根本就不是热整流效应，而是某种未知的物理现象？

　　这个项目，似乎每走一步，都有新的难题横着面前。

　　推倒一面墙，又撞上另一面墙。

　　……

　　等林允宁整理好所有数据，写好实验记录，再回到宿舍时，已经是中午了。

　　他推开门，发现许嘉诚和周衍都不在。

　　只有杜德彪躺在床上，哎呦哎呦地直哼哼。

　　“彪子，怎么了？”

　　林允宁见他大脸盘子上全是汗，疑惑地问道、

　　“嘶……大……大神，你……你回来了。”

　　杜德彪掀开被子，露出被纱布缠得严严实实的右脚脚踝，“上午打……打篮球，崴……崴脚了，贼疼。”

　　林允宁皱了皱眉：

　　“去医院看了么？”

　　“去……去了。大夫说至少得养两个月，这段时间都……都得拄拐了。”

　　杜德彪疼得直抽冷气，却还是咧嘴笑了笑。

　　林允宁点点头：

　　“吃饭了么？我去给你买饭。”

　　杜德彪摆了摆手：

　　“许嘉诚和周衍去吃饭了，帮我带回来。对了大……大神，你做作业了么？杨……杨教授留的题，关于声……声子群速度和相速度的，我……我卡住了。”

　　林允宁点了点头，拿过他床头的讲义。

　　杨教授留下的，是一道关于晶格动力学的难题。

　　他看了看杜德彪呲牙咧嘴的样子，暂时放下了自己的烦恼，拿起笔，开始耐心地为他讲解起来。

　　“你看，在长波极限下，声子就像普通的声波，群速度和相速度几乎相等。但是，随着波矢k增大，接近布里渊区边界时，晶格的离散效应就体现出来了。”

　　他一边讲，一边在草稿纸上画着声子色散曲线，“你看这条声学支，它的斜率，也就是群速度，在边界处是零。这意味着，能量……也就是热量，在那个点是无法传播的。为什么？因为发生了布拉格反射，形成了驻波。”

　　“哦……哦！”

　　杜德彪点着头，“所以这一切的根源，都在于原子间的相互作用，不是简谐的，而是非谐的？”

　　“对……”

　　林允宁的笔尖在“非谐散射”四个字上重重一点，“正是这种非谐性，导致了声子与声子之间的碰撞、散射，也导致了声子色散曲线的非线性……”

　　讲到这里，他的声音，忽然停住了。

　　笔尖也悬在了纸上。

　　“非谐散射……非线性……”

　　林允宁不断嘀咕着这两个词。

　　他看着草稿纸上那条弯曲的声子色散曲线，一瞬间，实验室里那条同样发生了“拐弯”的实验数据曲线，与眼前这条理论曲线，在他脑海中重叠在了一起！

　　他感觉自己似乎悟到了什么，却又一时抓不住。

　　“大……大神？”

　　杜德彪看着突然石化的林允宁，有点莫名其妙。

　　可下一秒，只听林允宁喃喃自语道：

　　“我明白了……是散射！是强非谐散射导致了声子平均自由程的饱和……我之前的模型里，只考虑了弹性散射，却忽略了高阶非谐项！

　　“那个非线性曲线不是实验的错误，它是热整流效应在强驱动下的必然结果！”

　　他猛地站起身，直接拨通了孙婧的电话。

　　“孙师姐，我知道怎么回事了。我们需要设计一个实验来证明它！”