约瑟夫森结,是SqUId的核心部件,其尺寸通常只有几十到几百纳米,对加工精度和材料均匀性的要求,达到了极致。
陈静带领的小组,几乎是将实验室那台由赵铁柱“魔改升级”的“超级万能镀膜与分析一体机”的性能压榨到了极限。她们尝试了各种不同的薄膜生长参数、光刻胶材料、以及电子束曝光和离子束刻蚀工艺,在经历了上百次的失败和优化后,终于……在一块只有指甲盖大小的蓝宝石衬底上,成功地刻蚀出了一个由数千个“墨子一号”纳米级约瑟夫森结精密串联而成的……室温超导量子干涉阵列(Room-temperature Superdug quantum Interference Array, RtSqIA)!
当这个小小的芯片,被小心翼翼地接入到赵铁柱团队专门为其研制的、配备了超低噪声前置放大器和高精度锁相放大器的测试系统,并成功地在室温下(25摄氏度)捕捉到了清晰的、周期性的磁通-电压调制曲线时……
整个实验室,再次爆发出雷鸣般的掌声!
“成功了!我们成功了!室温SqUId!我们真的做出来了!”陈静激动得热泪盈眶,她紧紧地抱着身旁的林婉清,分享着这份来之不易的喜悦。
而初步的测试结果,更是让所有人瞠目结舌!
这款由“秦之队”研制出的RtSqIA,其磁场灵敏度,竟然比目前世界上最先进的、需要在液氦温度下工作的商用低温SqUId,还要高出……整整两个数量级!
这意味着,它可以探测到比以往微弱一百倍的磁场信号!
“我的天……”刘仁轨院士在得知这个消息后,亲自赶到实验室,看着那条堪称“完美”的磁通-电压调制曲线,以及那令人匪夷所思的灵敏度数据,激动得说不出话来。他知道,这个小小的芯片,一旦推广开来,将会在医学成像、资源勘探、国家安全等诸多领域,掀起一场……真正的技术海啸!
他当即拍板,让学校立刻联系国内最顶尖的神经科学研究所和地球物理勘探中心,进行合作验证与应用开发!
“秦风超导”的第二朵应用之花,以一种更加“润物细无声”却又更加“石破天惊”的方式,悄然绽放!
三、 超导滤波器在通讯领域的应用——为“信息高速公路”铺设“无阻赛道”!
在储能和传感领域接连取得重大突破之后,秦风的目光,又投向了另一个与国计民生息息相关的关键领域——通讯技术。
随着移动互联网、物联网、人工智能等技术的飞速发展,人类社会对信息传输的带宽、速率和质量的要求,也越来越高。然而,传统的通讯系统,无论是有线还是无线,都不可避免地会受到各种噪声干扰和信号衰减的影响,这极大地限制了通讯性能的提升。
“滤波器,是现代通讯系统中不可或缺的核心组件。它的作用,就像一个‘信号保安’,负责滤除掉那些无用的噪声和干扰信号,只允许我们需要的有用信号通过。”在一次关于“秦风超导未来应用方向”的战略研讨会上,秦风对着投影幕布上一个复杂的通讯系统框图,侃侃而谈。
“传统的滤波器,大多采用金属谐振腔或者介质谐振器来实现。但这些材料,在高频(尤其是微波和毫米波频段)下,都存在着不可避免的欧姆损耗和介电损耗,这会导致滤波器的插入损耗增大、带外抑制变差、以及q值(品质因数)降低,从而严重影响通讯系统的整体性能。”
“但是,”秦风话锋一转,眼中闪烁着自信的光芒,“如果我们用‘墨子一号’这种具有近乎完美零电阻特性的常温超导材料,来制作滤波器的谐振单元呢?”
“那……那岂不是可以实现……零损耗、超高q值、超窄带宽、超陡峭带边的……理想滤波器?!”一直对无线通讯技术颇有研究的李浩,第一个反应过来,激动得差点从椅子上跳起来!
“没错!”秦风打了个响指,“理论上,基于常温超导材料的滤波器,其性能将远远超越现有的任何一种传统滤波器!它将能够为我们的‘信息高速公路’,铺设上一条……真正畅通无阻的‘无阻赛道’!”
这个设想,再次点燃了“秦之队”成员们的科研激情!
这一次,负责主攻的是在薄膜制备和微纳加工方面经验丰富的陈静和李浩,以及在电磁场理论和微波电路设计方面颇有建树的张伟。
他们首先利用那台“超级万能镀膜与分析一体机”,在低损耗的蓝宝石衬底上,成功地生长出了厚度均匀、表面平整、超导性能优异的“墨子一号究极版”高质量外延薄膜。
然后,再通过高精度的紫外光刻和离子束刻蚀工艺,在薄膜上精确地刻蚀出了各种复杂形状的微带线谐振器、耦合缝隙、以及输入输出端口。
经过无数次的理论模拟、版图设计、工艺优化和性能测试……
终于,在一个阳光灿烂的午后,当张伟将一片只有指甲盖大小、闪烁着金属光泽的“秦风超导”滤