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第二百二十八章 計算化學


    龐學林微微一笑,對萬易所說的問題早有準備。

    “萬教授,那是常規情況下的碳納米管生長方法,比如我們用催化劑的尺寸控制單壁碳納米管的管徑,通過延長催化劑的使用壽命,實現超長碳納米管的生長,改變生長氣氛來實現單壁碳納米管的金屬半導體型控制等等。”

    “但是,我們現在手中已經有了完整的超高純度單壁碳納米管制備方法,通過這種方法制備出的單壁碳納米管,其管徑和管身長度基本保持一致,我們要做的就是在這個基礎上,如何通過一些特殊的物理、化學方法,讓這些微米級別的單壁碳納米管能夠有效連接起來,從而實現制備出宏觀條件下的單壁碳納米管纖維……”

    “通過特殊物理、化學方法將這些單壁碳納米管連接起來?”

    在座的眾人不由得面面相覷。

    這個提法倒是很新奇。

    目前學界之所以沒辦法大規模制備碳納米管纖維,一個原因便是超高純度的單壁碳納米管結構控制制備未能實現。

    這個問題,恰恰在不久前,已經被龐學林登上《Nature》的那篇論文解決了。

    第二個問題,那便是沒辦法將碳納米管精細結構控制和宏量制備相結合。

    事實上在某些頂級高校實驗室,已經可以制備出微量高純度的單壁碳納米管,產量最多達到克級,%。

    %的電子級單壁碳納米管還沒法比,但已經是這一領域相當重要的突破了。

    但是一旦對這些碳納米管進行大量制備,增加其產量,那么單壁碳納米管的純度就會急速下降到95%左右。

    而龐學林的那篇論文,%的超高純度碳納米管,更是可以實現公斤級實驗室量產。

    這兩點,足以讓江城大學碳納米材料研究中心位列世界頂尖碳納米材料研究機構行列。

    龐學林也正是憑借著這樣的突破,才能力壓李長青,擔任江城大學碳納米材料研究中心主任一職。

    “龐教授,你有多少把握?”

    萬易眼睛一眨不眨地看著龐學林道。

    他是第一次和龐學林合作,雖然之前就聽說龐學林很神,但是這次龐學林上來就給大家畫了個大餅,依舊讓他感覺有些不安。

    龐學林笑了起來,說道:“八九成吧,要是沒把握的話,我花幾千萬讓大家直接幫忙訂制反應黑箱干嘛?這可是我老爹的錢……”

    他這么一說,會議室里的眾人不由得笑了起來。

    他們這才想起,龐學林不僅是這項研究的主導者,更是這項研究的投資人。

    龐學林笑道:“好了,接下來,我將通過幻燈片的形式,向大家闡述具體操作方法!”

    說著,龐學林打開辦公室的投影儀,連上自己的筆記本。

    ……

    時間一分一秒過去。

    一上午的時間,就在龐學林的講解中飛快渡過。

    一直到中午十二點半,龐學林的幻燈片才講了一半。

    龐學林干脆讓人點了外賣送到會議室,直接在會議室吃完飯,繼續剛才的講解。

    一直到下午三點,龐學林才基本上將整個反應原理、過程闡述完成。

    “關于整個實驗的大概過程就是這些,大家有什么問題嗎?”

    龐學林看著會議室內的眾人道。

    這時,霍子謙出聲道:“龐教授,你剛才說通過延長碳納米管生長的恒溫區間,來延長催化劑的有效壽命,但是據我所知,目前普遍使用的鈷鉬催化劑,在你所提到的溫度條件下,壽命都不是很長,而且我們的反應是在黑箱中進行的,反應過程中壓根沒辦法進行人工干預,你如何保證延長催化劑的使用壽命呢?”

    龐學林笑著說道:“很簡單,我們可以用鐵蛋白作為制備鈷鉬催化劑的前驅體,預計最小能延長十倍以上的時間。此外,由于鐵蛋白尺寸單一,所以通過鐵蛋白,我們還可以有效控制碳納米管的生長方向……”

    俞安詳道:“龐教授,那碳納米管生長的豎直陣列呢,我們怎么控制?”

    龐學林微微一笑:“用水蒸氣,我們可以在反應黑箱內加入水蒸氣,水蒸氣的存在可以有效實現碳納米管管束豎直生長。”

    “那碳納米管最終的手性結構又該如何控制?”

    又有人問道。

    龐學林道:“其實無論是幾何結構控制,還是導電屬性控制,最終都將是碳納米管手性結構控制的問題。由于催化劑與碳納米管直接共享了一個界面,因此碳納米管精細結構控制的核心在于催化劑的設計。相信大家都已經發現,反應黑箱總共分為兩個部分,我們可以用高熔點的碳化鎢或者碳化鉬作為固體催化劑……”

    ……

    時間一分一秒過去,問題一個接一個,但無論問題的角度有多么刁鉆,龐學林總能用巧妙地辦法去解答。

    眾人對這個方案也從一開始的質疑,慢慢變得接受起來。

    最后,之前一直沒有出聲的葉興民道:“龐教授,按照您的思路,我們這個反應過程是沒辦法通過人工干預的,只能讓反應黑箱在計算機的控制下自動執行,但是計算機的控制程序呢?我們對這個反應到現在一無所知,想要設計出比較完善的控制程序,必須搜集到足夠多的數據才行,此外,建立數學模型的話需要超算支持,這樣一來,無論是經費還是時間,跨度恐怕就長了。”

    眾人頓時反應過來。

    目前,按照龐學林設計的那套方案,之前的經費預算是五千萬RMB,現在已經花出去將近一半了,剩下的經費,能不能支持那么久,恐怕也是個問題。

    龐學林笑了起來,說道:“這個放心,數學模型我已經做好了。”

    “數學模型做好了?”

    眾人不由得大吃一驚。

    萬易道:“龐教授,沒有實際數據支撐,你怎么做到的?”

    龐學林看著眾人道:“這很難么,計算化學呀!根據第一性原理推導整個反應過程,不過我現在給出的只是一個理論上的數學模型,但到底與實際運行時是否契合,我也不敢保證”

    龐學林這么一說,眾人頓時反應了過來。

    計算化學是理論化學的一個分支,主要目的是利用有效的數學近似以及電腦程序計算分子的性質,例如總能量、偶極矩、四極矩、振動頻率、反應活性等,并用以解釋一些具體的化學問題。

    但是,想要做到這一點,對一名化學家或者材料學家的數學素養要求很高。

    甚至在整個江大,也就化學工程學院的蕭文柏院士才有這樣的水平。

    眾人沒想到,龐學林竟然也能做到這一點。

    不過想想他數學家的身份,眾人又有些釋然了。

    這位在數學界可是真正的大佬,做到這一點,好像真的不難。

    ……

    確定了整體的實驗思路和方案,剩下的工作,就交給萬易他們解決了。

    一周后,龐學林和姚冰夏一同登上了前往德國的飛機。

    龐學林早就答應過舒爾茨,有空的話前往波恩大學做學術交流。

    結果整個上半年,壓根沒多少空閑的時間,好不容易等到了暑假,碳納米材料中心掛牌成立了,等他把這些事理順之后,時間已經到了八月。

    八月正是江城在一年中最熱的時候,白天最高溫度將近四十度,每天出門如果撐把傘涂個防曬霜,足以把人曬脫皮。

    反倒是德國,已經過了一年中最熱的時候,最高溫度不過是二十七八度。

    抵達波恩后,龐學林收到了舒爾茨的熱情接待,在波恩大學做了一場演講,結果慕尼黑工大、海德堡大學、哥廷根大學等德國頂尖高校相繼發來邀請。

    甚至知道龐學林來歐洲了,德國附近幾個國家的高校,如蘇黎世聯邦理工大學、瑞典的隆德大學、法國巴黎高師等也相繼向龐學林發來了邀請。

    龐學林推脫不過,只好從中選了幾所大學各做了一場報告。

    整個八月,龐學林就在歐洲四處轉悠演講中度過,中間還和法爾廷斯見了一面。

    當法爾廷斯知道龐學林近期去搞什么碳納米材料的時候,微微有些失望,并且告誡龐學林,希望他不要浪費自己的天賦,貪多嚼不爛,還不如專注于數學。

    對此龐學林只是笑笑,貪多嚼不爛的道理他自然明白,問題是他和普通的科學家不一樣。

    綁定了科幻世界大冒險系統后,把位面世界抽到的技術在現實世界重現,才是他做這些工作意義的所在。

    這一個月時間,除了四處參加學術演講外,龐學林還專門陪著姚冰夏去了歐洲一些知名景點逛了逛。

    阿爾卑斯山、國王湖、新天鵝堡、哈爾施塔特等地,都留下了兩人的足跡。

    此外,在去蘇黎世聯邦理工學院演講的時候,龐學林還專門抽了個時間,去了趟歐洲核子研究中心(CERN),這里是物理學家們的圣地。

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