“已经十本了————就先这样吧。”
由于本科生的图书卡借阅量上限也只有十本,徐瑞也没法一次性借更多,只好先看这十本书,之后看看能不能跟唐启宏说一声,提高一下自己的图书借阅上限。
在自动借阅机上办好了借书手续,徐瑞抱着这摞书,随便找了个空位坐了过去。
拿出第一本书,徐瑞开启专注天赋状态翻看了起来。
徐瑞之所以一次就借这么多书,也并不是想要全部都把它们看完,而是会从中查找一些跟自己思路相关的部分,去重点进行阅读。
这样的话,肯定还是一次多借一些书会更方便一些的。
快速翻看着这些书籍中的内容,徐瑞同时也在大脑中进一步的构造着自己的思路。
“没错————在电子系统中,时间反演对称性就是实现拓扑保护的关键。”
通过研究电子拓扑绝缘体的性质,徐瑞确定了自己之前的一个猜测是正确的。
电子拓扑绝缘体是一种非常特殊的材料,内部是绝缘的,但表面却存在一层受拓扑保护的、可以完美导电的边缘态。
它的边缘态之所以具有这样的性质,很大程度上就在于时间反演对称性的影响。
简单的说,一个有自旋的电子和它的时间反演态,它们是具备相同的能量的,但无法相互进行转化。
任何不破坏时间反演对称性的微弱扰动,都不会影响到它们的配对消失,从而保证了边缘导电信道的顺畅。
“如果能够去破坏这种时间反演对称性,就可以主动实现拓扑相变了————”
徐瑞试着将这个思路运用到声学系统之中,但却发现,这条路并无法行得通。
因为声学系统与电子系统之间是存在着根本的差异的,声场的量子化准粒子是玻色子,并没有半整数的自旋,无法直接复制电子拓扑绝缘体的内核性质。
这让徐瑞刚刚有些兴奋的情绪又冷却了下来,意识到同样的方法并无法简单的在两种不同的系统之间进行迁移。
不过他也并没有因此就灰心,还是继续耐心的看起了剩馀的资料。
将这十本书中与自己课题有可能相关的知识大致浏览了一遍,徐瑞感觉自己的思路也要比之前更加开阔了一些。
“现在,再尝试一下使用灵感天赋吧。”
灵感天赋可以最大化的激活徐瑞的思路,不管这一次最终能否成功,总归还是要再试一试的。
伴随着灵感天赋的开启,徐瑞又进入到了那种大脑异常活跃的状态之中。
快速思考着各种可能性,一个新的想法突然从徐瑞的大脑中出现。
“既然想要实现拓扑相变,关键在于破坏系统的对称性————其实也未必一定要从时间反应对称性上面入手。”
既然无法利用自旋的性质,在空间结构上去做文章,便是一种更合适的选择。
“我明白了————空间反演对称性!这才是解决这个问题真正的钥匙!”
和时间反演对称性类似的是,如果将一个结构进行镜面翻转,它看起来仍然和之前一模一样的话,那么这个结构就具有空间反演对称性。
比如说,一个标准的正方形结构,或是由相同原子组成的一维链,都属于具有空间反演对称性的结构。
想到了这一点,徐瑞也没有继续维持灵感天赋状态,让自己的大脑冷静下来,以便更好的去进行思考。
顺着刚才想到的思路,徐瑞有意识的去设计了一个看起来并不对称的结构。
这是一个一维的复式晶格,在每个元胞中,包含着两个不同的谐振腔一a腔和b腔。
当两个谐振腔的尺寸或是型状不同的时候,晶格在镜面发射下是无法与自身重合的,空间反演对称性也就被破缺了。
而通过调节不对称参数δ,也可以让系统在拓扑平庸相和拓扑非平庸相之间发生相变,当δ>0时,系统便可能进入到拓扑平庸态。
完成了这项设计工作,接下来便是仿真验证的步骤了。
在有限元软件中构造好模型后,徐瑞有些忐忑的开始了仿真。
虽说仿真验证只是停留在理论层面上的,但整体上还是有很高的验证准确率。
不出意外的话,这个仿真结果基本是可以预言未来的实验结果的。
在实验室服务器的帮助下,仿真验证工作快速的进行着。
伴随着有限元软件的提示,徐瑞收到了仿真完成的消息。
紧张的看着上面的仿真结果,徐瑞的表情很快变得舒展了起来。
“没有问题————能带果然发生反转了!”
通过有限元软件给出的结果,徐瑞清淅的看到,在某个临界处,能带发生交叉又打开,系统的拓扑不变量发生了从0到π的跃变。
这意味着在理论上,拓扑相变是的确存在的,徐瑞设计的模型完美的达到了最初的要求。
这一刻,徐瑞知道,自己已经走在了正确的方向上。
又花了几天时间,徐瑞进行了更多次的仿真,将这些仿真结果和理论计算过程整理好之后,徐瑞这才找到了袁志峰,准备跟他汇报一下进度。
“袁老师。”
“徐瑞,你来了啊。现在我们的课题已经正式申请下来了,你打算什么时候开始实验都可以,当然等理论计算跟仿真的工作完成之后,再开始实验也不急————”
袁志峰对徐瑞的态度,也在悄然之间发生了不小的变化。
对于徐瑞的这个课题,袁志峰可是按照硕士、甚至博士的课题标准去看待的。
只是袁志峰也没有指望徐瑞马上就可以开启实验,毕竟理论计算跟仿真的工作,也还需要花费不少的时间。
可就在袁志峰这么想的时候,徐瑞的回答却又打了他一个措手不及。
“袁老师,理论计算跟仿真的部分我已经完成了,还请您再批评指教一下。
“”
徐瑞的话依然说得非常客气,可是袁志峰总有一种预感,这次徐瑞恐怕又要搞出什么了不得的东西了。
“这么快就完成了?声子晶体的设计、理论计算、仿真验证都做完了吗?”
“是的,有实验室的服务器帮忙仿真,能够省去不少时间呢。”
这些服务器的算力,可比徐瑞的计算机强出太多了,要是真的只靠自己的计算机,恐怕现在依然还停留在仿真验证的阶段呢。
袁志峰却知道这并不是问题的关键,因为除了仿真验证之外,其他的工作才是更加具有挑战性的。
“好,那拿来我看看吧。”
随后,徐瑞便将计算机打开,一边给袁志峰看自己的设计的声子晶体方案,一边讲解了起来。
随着袁志峰逐渐理解徐瑞的思路,他脸上的表情也变得有些微妙了起来。
“徐瑞————你是怎么想到这样的思路的?”
连袁志峰也不禁在心里感叹,徐瑞的这个设计真的是太巧妙了一些。
虽然看起来这只是一个并不算多么不寻常的双原子模型声学链,但能够主动的根据拓扑相变去进行设计,这才是最难能可贵的地方。
而这个仿真验证的结果,也很好的证明了徐瑞思路的正确性,从理论上预言了拓扑相变的存在。
“袁老师,我最近又查找了不少相关的资料,试着从反演对称性的角度入手,而最终的效果也确实不错————”
听着徐瑞的回答,袁志峰不禁再一次被徐瑞所折服了。
徐瑞的物理天赋是极其罕见的,尽管如此,他也依然还要比其他人更加努力,并不会仅仅依仗自己的天赋。
这样的学生,不成功才是不太可能的。
“徐瑞,这些仿真验证结果确实非常的理性。在拓扑非平庸相的带隙中,可以看到一条平直的边界态色散曲线,这就是受拓扑保护的边界态————”
徐瑞之前同样也注意到了这条曲线,有了袁志峰的肯定,徐瑞进一步确定自己的思路是没有问题的。
见徐瑞已经处理完了第一阶段的工作,袁志峰也意识到,这项课题可以进入到样品制备的阶段了。
“这样,徐瑞,这次的实验你还是在之前那个实验室进行吧。正好雷晨之前的课题跟你的课题有一定的关系,我就让他给你打打下手吧。”
现在雷晨的论文已经投递出去了,正好也没什么别的事情,可以有充足的时间帮徐瑞完成实验工作。
虽然雷晨已经将徐瑞的名字添加到了第二作者的行列,但真要算下来,雷晨还是会欠徐瑞一些人情的。
而以这个课题的级别来说,雷晨参与进去的话,对他也只会是一件好事。
可是听到袁志峰的这个安排,徐瑞却感觉到好象不太合适。
“袁老师,我也只是刚刚接触物理科研,不至于让雷师兄给我打下手吧?”
“至于,太至于了。你这个课题可比雷晨之前做的课题强太多了,要不是你做了这个课题,他都没有机会参与进去。”
袁志峰的话说得不算客气,但实际上倒确实是这么个道理。