第四百九十一章 研究報告,質子半導體(4k)

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    “作為已知形成條件最易的天地元氣與常規物質凝結物,玄冰的價值其實遠超想象。”
    穿過幾扇暗門,來到了另一個房間,趙青輕輕翻開了一份報告,那是通過掃描軌道電子顯微鏡(STEM)捕捉到的玄冰微觀結構圖像。
    在這無比精細的視野下,玄冰內部的每一個分子、每一個原子都按照某種神秘的規律排列著,一根根氫鍵穿插著形成了既複雜又完美的網絡,這種均勻且致密的結構,賦予了玄冰超乎尋常的硬度和穩定性。
    正如常規的冰存在多種晶相一樣,玄冰也同樣有著多達幾十個種類,除了最高級的墨色玄冰與眾不同,性質迥異,密度高達37,色澤深黑之外,絕大多數玄冰都是深碧色、幽藍色,密度在1165之間。
    其中最常見的1號玄冰,在無雜質無缺陷的狀態下,硬度約等於普通鋼鐵,熔點為76度,但極難升溫,大多時間保持著0度以下的低溫,隨著溫度的降低,硬度也會出現顯著提升,最高可達普通鋼鐵的十幾倍。
    這樣的數據雖然不錯,但遠不能跟熔點五六千度、能抗千萬個大氣壓的墨色玄冰相提並論,且限製條件頗多,看上去,僅能作為低溫時對於鋼鐵的替代品。
    顯然,它之所以被趙青評估出驚人的價值,主要在於其內部微觀結構的特性,而非宏觀層麵的力學性能、物理性質。
    接著,趙青的目光移向了第二份報告,那是基於STEM數據進行的晶體建模分析,大小規則的多重納米晶疇交替排列,形成了互相聯結的團簇構造。
    利用基於分子動力學的高級計算軟件,她成功模擬了1號玄冰在不同條件下的晶體相態轉變過程,在多個層麵上解釋了它為何能保持低溫的原因。
    簡單的來說,作為一種陰寒元氣、低溫和交變磁場的綜合作用下形成的晶體,玄冰天然具備複雜的熱電效應和磁熱效應機製,可以將從外界吸收的熱量以電磁波的形式輻射出去。
    因此,它實際上是一種理想的冷卻劑,可以通過電場的操控,在幾乎不消耗外部能源的情況下,實現高效的熱量轉移和溫度控製,為芯片散熱、太空探索中的熱管理等領域帶來了革命性的突破。
    由於該輻射冷卻特性的效率與玄冰的表麵積成正比,更可以采用氣凝膠的形態,大幅降低製冷設備中對玄冰的消耗量,在成本上具有極大優勢。
    第三份報告,則是通過X射線形貌分析(XRD)技術,輔以透射電子顯微鏡(TEM),對玄冰的晶體結構進行了深入剖析。
    XRD圖譜上那一條條清晰銳利的衍射峰,如同指紋般獨一無二,它們不僅驗證了STEM觀測的結果,還進一步揭示了玄冰在光學性能上的卓越表現。
    玄冰的光學透明度極高,幾乎可以媲美最優質的玻璃,同時其折射率和色散特性也極為特殊,這為光纖通信、光學儀器製造等領域提供了前所未有的材料選擇。
    更令人矚目的是,玄冰的這些光學性質在低溫下幾乎不發生變化,這意味著在極端環境下,它依然能保持穩定的性能輸出。
    “除了芯片散熱與光學器件用途外,玄冰在納米科技和材料科學中的應用,同樣不可小覷。”為了後續推廣玄冰的工作,趙青打開了智能平板,迅速撰寫起了第四第五份報告:
    “在納米科技領域,操作微小的納米結構是一項極具挑戰性的任務。對微觀目標物實現操作和控製的需求,同宏觀尺度一樣無處不在……”
    “玄冰因其硬度高、表麵光滑、晶體構造均勻的性質,以及關鍵的凍結功能,將會被視為製作高精度微納米鑷係統的理想材料,極大地簡化相關操作,促進納米科學的研究與應用。”
    “在二維材料的研究中,如何高效、無損地分離出單層或少數層材料一直是個難題。玄冰的低溫和表麵粘附特性,為這一難題提供了新的解決方案,有望推動二維材料在電子、光電等領域的應用。”
    “此外,微納米級別的玄冰晶體,還可以作為模板,引導其他材料在其表麵生長出具有特定形貌和功能的納米結構,為納米器件的製造提供新的思路。”
    在黑科技頻出的龍族世界,納米材料的發展速度顯然要比正常曆史強出不少,早在1992年,納米絲線紡織的網,就足以攔住小型驅逐艦,十幾年過去,或許已經達到了可以製造太空電梯的水平。
    根據龍族5,至少在2012年末之前,EVA所用的芯片就已經是3納米級別的了,且很可能並非那種“等效”的虛標,而目前的2004年,其使用的則是10納米的芯片。
    再加上卡塞爾學院不計成本堆量增加處理器的結果,EVA的峰值速度(Rpeak)達到了每秒2萬億億次浮點運算,堪稱離譜,就算僅啟用算力為EVA十萬分之一的諾瑪,也是近乎無敵般的存在。
    擁有當世最先進的製程工藝,正是秘黨的超級人工智能,足以領先全球一大截的原因所在,而在這其中,自然用得上玄冰的這幾種功能,為其未來的科技發展鋪設了堅實的基石。
    值得一提的是,玄冰多半也具備著優秀的寶石收藏與藝術品價值,其晶瑩剔透的外觀、獨特的冰藍色調,經過加工後光澤變化可像鑽石一樣豐富,還自帶冰寒降溫效果,沒理由在珠寶市場競爭不過那些“凡品”。
    再者,玄冰的藝術創作潛力更是無窮無盡。藝術家們可以利用其高透明度與特殊的光學性質,創作出光影交錯、層次分明的雕塑或裝置藝術,讓觀者在欣賞之餘,也能感受到人與自然的和諧共生。
    ……
    不過,以上這些性質並非玄冰的最獨特之處,僅僅是其近期的應用前景。
    在趙青看來,真正讓玄冰成為未來不可替代的戰略資源的,還是其“質子半導體”的特性,可以有效調控質子在晶體內部的遷移變化。
    在傳統認知中,電子是信息傳遞的主角,它們在電路中穿梭,構建起我們今日的數字世界。然而,當趙青將目光投向質子時,一個全新的視角打開了。
    質子,攜帶著正電荷,在生物體內扮演著“開關”的角色,在生物能量轉移中至關重要,調控著細胞的內外物質交換與信號傳遞。
    它可通過細胞膜中的離子開關通道,把物質吸進或推出細胞;動物和人則用離子傳輸大腦和肌肉信號來保持靈活運動。
    然而,在人工係統中,尤其是在電子設備中,質子卻鮮少被用作信息傳遞的媒介,這主要是因為質子相比於電子,其遷移速度較慢,且難以在固態材料中有效控製。
    如何讓一台機器和一個生命係統兼容,這二者間的接口是最大的挑戰。“怎樣才能把電子信號轉化為離子信號,或反過來?”
    在參考了聖殿會在該領域的諸多研究成果之後,趙青意外地發現,玄冰這種材料,隻要經過簡單的摻雜,就是一種理想的質子導體,或者說氫離子導體。
    聖殿會所采用的腦部芯片植入技術,主要涉及到了一種改性的複合物殼聚糖(chitoan),這種材料最初是從魷魚羽狀殼中提取出來的,為了提高其性能,還進一步專門培養了一批龍血烏賊。
    他們對於腦控芯片的應用,主要是通過大量的訓練,讓分離培養的少量神經組織和此類芯片之間形成複雜的條件反射,從而執行固定的命令,間接控製“半腦人”或“無腦人”的身體。
    目前,並無法讓正常人直接受到操控,除非切除大部分腦組織簡化神經網絡結構,否則隻植入“烏賊芯片”的話,僅能輸入一些簡單的信號,比方說“對組織始終保持忠誠”的反複訓導。
    而經過趙青的初步比較,玄冰的該項性能,比龍血烏賊的殼聚糖還要高出不少,且易於加工、更為穩定,可用於開發出效率更高的質子場效應晶體管FET,為質子層麵集成電路的實現提供了可能。
    在她的設想中,這種晶體管將會利用玄冰作為基底材料,通過精密的摻雜工藝,使得質子能夠在其中高效、穩定地流動,從而實現了質子層麵的信息傳輸與控製。
    眾所周知,漂移和噪聲一直是電子器件難以根除的問題,它們像幽靈一般,悄無聲息地侵蝕著數據的準確性和係統的穩定性。
    而質子,由於其固有的穩定性和對環境的低敏感性,成為了替代電子的理想選擇。
    與傳統的電子FET相比,質子FET在理論上不僅具有更低的功耗和更高的精度,更重要的是,它能夠更加自然地與生物體係相兼容,為仿生突觸器件、人造冰基神經元技術乃至神經形態計算機的發展奠定了堅實的基礎。
    這種全新的技術道路,在極端環境下還可以呈現出某些優勢,跟生物神經傳導機製相似的質子FET,無疑能夠有效對抗電磁脈衝、元素亂流的幹擾,應用於針對高階龍類的作戰武器上。
    “仿生突觸器件,它們能夠模擬生物神經元突觸的機製,利用質子作為信號載體,實現了突觸的興奮與抑製功能,實現高效的信號傳遞與處理。”
    “而冰基神經元,則是以玄冰為基材,構建出的人工神經元網絡,它們不僅具有極高的計算速度和存儲容量,還能與生物神經元無縫對接,形成混合神經網絡。”
    趙青在最後一份不準備公開的報