第110章 一百萬倍

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  第112章 一百萬倍

  會議結束後,三人各自散去。

  陸景一頭扎進實驗室親自搭起了反應裝置,陳知意在超淨間裡調試鍍膜設備的工藝參數,羅向東則是排未來三周的工作時間表。

  整棟Z—7實驗樓,又一次進入了高速運轉的狀態。

  隨著時間一天天過去,陸景的分子合成比預想的要艱難,設計的七步反應路線中,第三步的UIImann偶聯反應產率一直上不去。

  第一鍋只有11%的收率,純化之後拿到的東西還不夠做一個微腔樣品的。

  他在反應條件的優化上反覆嘗試,溶劑從DMF換到NMP再換到DMSO,催化劑從碘化亞銅換到溴化亞銅,再換到醋酸,溫度從110度調到130度,再調回120度。

  林川提供了量子電池技術的資料,雖說堪比開卷考試,但工程復刻也沒那麼容易。

  而且林川自己沒怎麼在項目組的一線親自推進,事情是交給手底下的人在推進。

  陸景他們很出色,都是頂尖人才,不過跟林川相比起來還是有不小差距的。

  作為深藍科技的掌門人,林川又不可能一直待在一個項目組。

  尤其是以後超維圖書館裡的科技逐步解鎖,要是個個項目都得他親自參與,十個林川都不夠用的。

  交給手底下的人去推進,林川自己在把控大方向即可,能過就行,慢一點也問題不大。

  要是底下的人實在是碰到難題過不了,林川才會親自去解決。

  陸景折騰了九天,偶聯這一步的收率終於穩定在了61%,達到了可以接受的水平。

  拿到足量的產物之後,他馬不停蹄地推進後面四步反應,最終在本月中旬拿到了第一批成品。

  總共3.7克,一種深紫色的晶體粉末。

  在紫外燈下發出明亮的橙紅色螢光,陸景給它起了一個代號:QB—101。

  與此同時,陳知意的微腔工藝也取得了突破。

  她放棄了之前分布式布拉格反射鏡的方案,轉而採用一種混合結構。

  底部反射鏡依然用介質多層膜,確保足夠高的反射率。

  頂部反射鏡,則改為超薄銀膜加氧化鋁保護層。

  銀膜的厚度只有30納米,在這個厚度下金屬層具備一定的透光性,泵浦雷射可以從頂

  部透過銀膜進入微腔內部,同時銀膜對腔內光子的反射率依然能夠維持在設計所需的水準之上。

  這個方案最大的難點在於銀膜太薄,容易氧化。

  陳知意採用了一套在線封裝的工藝,在鍍銀之後立刻在同一個真空腔室內沉積一層5

  納米厚的氧化鋁保護層,不給銀膜任何接觸空氣的機會。

  到了6月21日,陸景的新分子和陳知意的新微腔在實驗台上匯合。

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  上午,項目組實驗室內。

  羅向東站在光學平台旁邊,他看著陳知意小心翼翼地把注入了QB—101分子的微腔樣品固定在樣品架上。

  陸景站在雷射器的控制面板前。

  功率電子工程師張淼和趙一鳴也到場了,他們把帶來的自製放電迴路板連接在微腔樣品兩側的電極上,示波器的探頭已經夾好,屏幕上顯示著一條水平的基線。

  「樣品就位。」

  「雷射器預熱完成,脈衝能量設定在1.2毫焦。」

  「放電迴路檢查完畢,負載接100歐姆電阻。」

  末了,羅向東果斷下令:「第一次充放電閉環測試,開始。」

  只見陸景按下了觸發按鈕。

  飛秒雷射脈衝以千萬億分之一秒的速度,擊中了微腔樣品的表面。

  透過頂部的超薄銀膜,光子在有機分子陣列中激起了量子相干態。

  與此同時,微腔內部的光場被重新分布,分子之間的量子糾纏態在光學微腔的調製下形成了一種新的集體模式。

  這種模式是陸景在設計新分子時從資料中推導出來的,它能夠把激發態能量鎖定在一個更穩定的量子相位中,從而大幅延緩退相干的速度。

  在示波器上,一條垂直的尖峰信號一閃而過。

  然後,在所有人的注視下,基線短暫地跳動了一下。

  「有信號!」

  張淼喊了一聲,手指指向屏幕。

  羅向東頓時湊近了去看,尖峰信號過後,基線上出現了一個極其短暫的電壓脈衝。

  持續時間大概只有10納秒的樣子,峰值電壓不到0.3伏。

  這個脈衝微弱得幾乎像是儀器的噪聲,但放大之後可以清晰地看到它的波形。

  是一個快速的上升沿,跟著一個指數衰減的尾巴。

  這說明微腔中的量子相干態在退相干之前,成功地向外部負載釋放了一小部分能量。

  電流真的被提取出來了。

  羅向東沉聲說:「再來一次。」

  緊接著,陸景重新觸發了雷射器。

  同樣的尖峰,同樣的脈衝,這一次,示波器上的波形和第一次完全一致。

  重複性確認了。

  「十納秒。」羅向東說道:「儲能時間是充電時間的————」

  「一百萬倍。」陸景替他把話說完,緊接著說:「充電時間是100飛秒,儲能時間是10納秒,兩者相差6個數量級。」

  之前項目團隊做原理驗證的時候,這個比值是小於1的。

  緊接著,實驗室里傳來了歡呼,在場的人振奮不已。

  每個人心裡都清楚,剛才那10納秒,意味著人類第一次完成了一個真正意義上的量子電池充放電閉環。

  從飛秒雷射脈衝擊中樣品,到量子相干態的形成,再到能量以電流的形式輸出到外部負載。

  整個循環,第一次被打通了。

  末了,羅向東率先淡定了下來,他環視了一圈在場的人,說道:「只是10納秒當然不夠用,遠遠不夠。」

  興奮不減的陸景頓時道:「但這證明了我們的方向是對的,新的分子和新的微腔結構確實有效。」

  羅向東點點頭:「不錯,接下來要做的事情很明確,繼續優化分子設計,提高量子相干態的壽命。10納秒到10秒,還有9個數量級的差距,如果每三周提升一個數量級,我們還需要————」

  「別算了,沒有那麼慢。」陸景打斷了他,「給我三天時間分析今天的數據,然後把下一輪分子的設計方案拿出來。」

  接下來的日子裡,量子儲能項目組進入了一個高度壓縮的疊代周期。

  陸景在對首輪測試數據的深入分析中,發現了一個極為關鍵的線索。

  QB—101分子的激發態壽命在室溫下雖然有了數量級級別的提升,但依然存在一個主要的退相干通道。

  分子骨架中柔性亞甲基鏈段的低頻振動,會周期性地擾動激子耦合強度,直接導致量子相於態出現不可逆的退相位。

  這個損耗機制在光譜數據中表現為一組特定頻率的振動態指紋,陸景對比計算光譜和實驗光譜,最終鎖定了亞甲基的搖擺振動模式。

  他的解決方案是跟林川交流過後,林川提出來的。

  方案頗為大膽,用剛性的苯撐單元替換掉分子外圍的全部四個柔性亞甲基鏈段,再在苯環的對位引入叔丁基作為空間位阻基團。

  這個改動的本質,是通過增強分子骨架的剛性來凍結低頻振動模式。

  同時,利用大位阻基團把相鄰分子之間的間距嚴格鎖定在量子相干態的最佳耦合距離上。

  新分子的代號定為QB—102。

  陸景在三天之內完成了分子結構的修改和合成路線的重新規劃,這一次的反應步驟從七步縮減到了五步。

  因為更剛性的骨架反而簡化了某些中間體的保護策略。

  他用了一周時間做出了第一批6.8克樣品,比上一輪效率提高了將近一倍。

  同時,羅向東也對實驗方案做了進一步的優化。

  他注意到單脈衝泵浦的能量利用率太低了,大部分光子能量實際上並沒有被轉化為量子相干態的儲存能,而是在泵浦過程中直接以熱輻射的形式耗散掉了。

  整體能量轉化效率只有1%出頭,這不僅制約了電池的能量效率,也使得儲能時間的測量精度受到了信噪比的拖累。

  他查閱了林川給的技術資料中關於「相干泵浦」的描述,結合陸景對分子能級結構的計算結果,設計了一套雙脈衝泵浦序列。

  第一個脈衝負責將分子從基態激發到第一激發態,第二個脈衝經過精確的時間延遲和相位調製後,驅動分子系統進入目標量子相干態。

  這需要飛秒雷射系統具備極高的時間精度,陸景為此專門升級了泵浦—探測延遲線的控制軟體,把脈衝時間抖動控制在了5飛秒以內。


  換上QB—102分子和雙脈衝泵浦方案後,儲能時間從10納秒直接躍升到了3秒。

  這是足足9個數量級的飛躍。

  實驗室里,看到這個結果的張淼第一個叫出了聲,忍不住用拳頭砸了一下光學平台。

  陳知意狠狠瞪了一眼:「光學平台不能砸,任何微小的振動都可能影響光路。」

  張淼撓頭:「額,抱歉抱歉,有點太激動了。」

  三秒。

  這個數字意味著量子電池的儲能時間,已經超越了充電時間13個數量級。

  雖然距離林川預想的30分鐘的儲能時間目標還有遙遠的距離,但物理原理層面的障礙已經被徹底打穿了,這是意義非凡的一步。

  剩下的工作,就是用工程手段把這個數字繼續推高。

  7月16日,深藍科技新總部。

  沈雨欣手裡抱著一疊文件,來到林川的辦公室門口,然後敲了幾下。

  「進來。」

  此刻的林川正坐在辦公椅上,手裡拿著一份量子儲能項目組剛提交上來的新一輪測試計劃。

  「師哥,歐洲綠源環境保護集團等幾家環保企業的人又來了,還有美國的。」沈雨欣把最上面的一份文件放到了辦公桌上。

  她補充說道:「這次帶了正式的商務函。」

  林川拿起商務函掃了一眼,嘴角浮起一絲意料之中的笑意。

  綠源環境集團等幾個名字頗為熟悉,因為在兩年前左右,歐洲人就來談過,但雙方不歡而散,談崩了。

  自從一年半之前,也就是2013年1月1日起,中國正式實施洋垃圾禁令,全面禁止進口包括生活源廢塑料、未分類廢紙和廢紡織品在內的24類固體廢物。

  此禁令至今,已經正式落地有一年半了,歐美發達國家的垃圾處理體系不得不調整。

  就在2013年之前,歐美那邊產生的廢塑料大部分都被運往中國。

  他們自己在本土的處理成本動輒四五百美元/噸,部分地區甚至達到了1000美元的成本。

  但把垃圾打包出口到第三世界,每噸不超過80美元,還包含了運費。

  那不用想,肯定是把垃圾轉運到第三世界發展中國家和地區,而中國承擔了最多的洋垃圾進口。

  歐美人把他們產生的垃圾打包裝船,漂洋過海運往中國,然後就再也不用操心了對於他們來說,這是一種極其廉價的垃圾處理方式。

  然後說自己多麼環保,還反過來指責你不環保。

  但隨著洋垃圾禁令的落地,徹底終結了這個模式。

  禁令實施不久之後,歐美國家產生的廢塑料開始迅速積壓。

  在過去的2013年,這一年的時間裡,歐美國家首先是把垃圾出口目的地轉移到東南亞、南亞,包括土爾其也在收垃圾。

  東南亞這邊的越南、馬來西亞、泰國和印度尼西亞等國家,接收了大量原本運往中國的廢塑料垃圾。

  孟加拉國和印度也分到了一部分份額。

  但這條路很快就被堵死了。

  因為這些國家本身的工業處理能力就有限,再加上環保壓力日增,還沒有撐一年就受不了了。

  越南率先在2013年8月份出台限制措施,馬來西亞緊隨其後,泰國也開始收緊審批,窗口一個接一個地關閉。

  這個時候,愛講環保的歐美人不得不加大垃圾焚燒比例,除此之外還有最簡單粗暴的填埋方式。

  垃圾焚燒這玩意,歐美人雖然有相對較成熟的技術。

  但是不環保,焚燒垃圾排放有毒氣體,新建燒廠的周期動輒五到八年,這效率擱在歐美那邊都算是超快了。

  問題是,資本也在核算其中的風險。

  中國那邊的深藍科技旗下「噬塑菌群」解決方案擺在那的,然後前些年傳出的所謂「大阪堺菌」也能吃塑料。

  那些企業就不得不算一筆帳,萬一擴建了焚燒廠,剛剛建好,別人掉頭去跟深藍科技合作,或者萬一「大阪堺菌」真成了呢,那自己建焚燒廠的操作不就成小丑了?

  潛在風險實在太大,所以很多當地企業不願意冒險去新建燒廠。

  直接填埋,幾百年都無法降解。

  而且不論是焚燒、填埋,環評和公眾反對都是巨大的阻力,歐美的那些環保組織都在反對,直接吃了一波迴旋鏢。

  結果便是垃圾越來越多,已經多處理不過來了,要麼就得支付高昂的處理成本。


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