(Đã dịch) Học Bá Đích Hắc Khoa Kỹ Hệ Thống - Chương 1340: Phương pháp chức năng mật độ tiềm ẩn
Mô đun Young ≥2.1 TPa, cường độ phá hủy ≥80 N/m...
Chỉ riêng từ một loạt thông số này, Lục Chu lập tức nghĩ đến một loại dây thừng có cường độ kéo cực lớn. Tiếp đó, hắn lại nghĩ đến một loại sơn chống va đập dùng trong ô tô hoặc thiết bị hàng không vũ trụ.
Còn về việc vật liệu này có thể ứng dụng ở đâu thì công dụng của nó phải nói là vô vàn. Chỉ riêng việc dùng làm dây thừng, trên trời có thể dùng trên trạm không gian để cố định tấm tản nhiệt và tấm năng lượng mặt trời. Dưới mặt đất, nó có thể được dùng làm vật liệu treo trong các công trình thiết bị. Còn dưới biển, nó thậm chí có thể làm dây hãm trên boong tàu sân bay. Đặc biệt là loại ứng dụng sau cùng, vật liệu này chắc chắn không hề rẻ. Và đây mới chỉ là một trong vô số công dụng của loại vật liệu này. Lục Chu tin chắc rằng, một khi loại vật liệu có mô đun Young và cường độ phá hủy cao như vậy ra đời, nhất định sẽ có vô số người có thể thay hắn nghĩ ra những công dụng mà ngay cả bản thân hắn cũng chưa từng nghĩ tới.
Trở lại với nghiên cứu của chính mình. Đối với tiêu chuẩn kỹ thuật mà hệ thống đưa ra, lựa chọn tốt nhất mà Lục Chu có thể nghĩ đến chính là vật liệu carbon với cường độ kéo cao, trọng lượng nhẹ và độ dẻo mạnh mẽ. Đặc biệt là một loạt vật liệu composite gia cường từ sợi carbon và các dẫn xuất graphite khác. Loại vật liệu này không chỉ có không gian tưởng tượng rộng lớn về mặt lý thuyết, mà cụ thể hơn, trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học vật liệu tính toán, đây lại là nghề cũ của hắn. Ban đầu, khi nghiên cứu về khoa học vật liệu tính toán, hắn đã bắt đầu từ vật liệu carbon. Bởi vậy, nhiệm vụ này đối với hắn mà nói, có thể nói là không hề khó khăn. Thậm chí giống như được biếu không vậy!
Sau khi rời khỏi phòng thí nghiệm của Giáo sư Vương Thanh Bình, Lục Chu không nán lại lâu tại Viện Nghiên cứu Cao cấp Nam Kinh, mà trực tiếp quay trở về nhà. Trước đó, trong lúc đối chiếu kết quả thí nghiệm để sửa đổi mô hình toán học, trong đầu hắn bỗng nhiên nảy sinh một vài ý tưởng liên quan đến nghiên cứu lý thuyết khoa học vật liệu tính toán. Có lẽ là do cả Toán học và Vật lý học đều thăng cấp lên cấp 10, Lục Chu phát hiện sự nhạy cảm của mình đối với các con số và hiện tượng vật lý đã đạt đến cảnh giới xuất thần nhập hóa. Ngay cả một manh mối nhỏ bé đến mức gần như có thể bỏ qua, trong mắt hắn cũng có thể được phóng đại vô hạn, biến thành một chiếc chìa khóa hữu hình. Bất kể nguồn cảm hứng này đến từ đâu, v��o giờ khắc này, trong lòng hắn chỉ có một suy nghĩ duy nhất. Đó là phải tranh thủ lúc linh cảm này còn chưa tan biến, ghi chép lại nó.
Lên lầu đến thư phòng, sau khi dặn Tiểu Ái pha giúp mình một ly cà phê, Lục Chu liền ngồi vào bàn sách, trải những bản nháp mang về từ phòng thí nghiệm ra trên bàn. “Dựa trên mô hình nguyên thủy, quá trình tổng hợp vật liệu A có mật độ khá thấp, sau khi tích tụ tạo thành vật chất cuộn xoắn tơi xốp, và đường kính ống nano carbon cực kỳ không đều...” “Nguyên nhân tạo thành kết quả như vậy hẳn là do monome propanenitrile trải qua phản ứng trùng hợp gốc tự do không hoàn toàn, tạo ra một lượng lớn sản phẩm trung gian, dẫn đến phản ứng giai đoạn thứ ba không diễn ra đầy đủ... Cuối cùng tạo thành chất hỗn hợp dạng bọt biển đó.” “Chậc chậc, thú vị đây.”
Điều khiến Lục Chu hứng thú không phải là khối chất hỗn hợp dạng bọt biển kia, mà là những hiện tượng vô cùng thú vị mà hắn phát hiện khi sửa đổi mô hình tính toán. Sau khi suy tư nghiêm túc một lúc, hắn cầm bút lên, cẩn thận viết một dòng chữ trên một tờ giấy nháp trắng. 【 Phương pháp chức năng mật độ tiềm ẩn 】 Nhìn dòng chữ cô đọng từ linh cảm của mình, Lục Chu không khỏi khẽ mỉm cười ở khóe môi. Thông thường mà nói, khi một vấn đề nan giải được viết ra rõ ràng, nó đã được giải quyết một nửa. Ít nhất, đối với hắn mà nói là như vậy!
Cái gọi là hàm mật độ tiềm ẩn (Implicit Density Functional) là một phương pháp tính toán khoa học vật liệu đối với hàm mật độ biểu kiến (Explicit Density Functional), được xem là một hướng nghiên cứu tương đối tiên tiến trong lĩnh vực nghiên cứu lý thuyết khoa học vật liệu tính toán. Ai cũng biết, hàm năng lượng tương tác trao đổi truyền thống được biểu thị trực tiếp bằng hàm số mật độ electron, còn phương pháp biểu thị trực tiếp bằng hàm sóng quỹ đạo Kohn-Sham chính là hàm tiềm ẩn. Hàm tiềm ẩn đơn giản nhất là năng lượng trao đổi Fock, trong ngữ cảnh lý thuyết hàm mật độ thường được gọi là liên hệ chính xác.
Đối với hệ thống phân tử, việc sử dụng hàm tiềm ẩn có thể đạt được độ chính xác tương đương với lý thuyết nhiễu loạn đa thể cấp hai chỉ với một lượng tính toán tương đối nhỏ. Do đó, phương pháp hàm mật độ tiềm ẩn được coi là một phương pháp nghiên cứu khoa học vật liệu tính toán có triển vọng rộng lớn. Tuy nhiên, dù có những ưu điểm như vậy, nhược điểm của nó cũng rất rõ ràng. Chẳng hạn như độ chính xác hữu hạn, hay không thể mô tả chính xác tương tác Van der Waals, v.v., và điều này gần như là chí mạng đối với nghiên cứu vật liệu rắn. Bởi vậy, phương pháp hàm mật độ tiềm ẩn tương đối ít được ứng dụng khi nghiên cứu vật liệu rắn, hơn nữa chỉ đạt được những tiến triển nhất định trong một số lĩnh vực... Nhưng điều này vẫn là trong bối cảnh năng lực tính toán đã đạt được sự phát triển vượt bậc.
Hiện tại, điều thu hút sự chú ý rộng rãi trong giới học thuật chính là hàm tương quan kiểu ẩn dựa trên định lý dao động tiêu tán liên hệ đoạn nhiệt. Nó được coi là điểm đột phá để vượt qua những hạn chế của hàm mật độ tiềm ẩn. Tuy nhiên, hàm này cũng có vấn đề không nhỏ, đặc biệt là lượng tính toán khổng lồ khiến ngay cả những máy tính truyền thống mạnh nhất cũng cảm thấy khó khăn. Bởi vậy, hướng nghiên cứu này hiện tại vẫn đang trong giai đoạn khảo sát đối với hệ đơn thể. Và điều Lục Chu muốn làm vào lúc này chính là, mở rộng phương pháp này từ hệ đơn thể, sang nghiên cứu vật li��u carbon tương đối phức tạp! Nghiên cứu này một khi thành công, sẽ mang lại sự giúp đỡ cực lớn cho toàn bộ lĩnh vực nghiên cứu vật liệu composite carbon. Ý nghĩa của nó thậm chí sẽ vượt xa chính bản thân vật liệu mà hắn đang nghiên cứu, loại vật liệu có "Mô đun Young ≥2.1 TPa, cường độ phá hủy ≥80 N/m..."!
Ngòi bút trong tay không hề ngừng nghỉ. Sau khi hoàn thành tiêu đề, Lục Chu nhanh chóng đi sâu vào việc khám phá chính chủ đề đó. 【 Dựa trên định lý H-K, hàm năng lượng trạng thái cơ bản của hệ thống có thể biểu diễn là: E_g{ρ(r)}=E{ρ(r)}+ ∫v(r)ρ(r)dr... 】 【 Và hàm E{ρ(r)} có thể biểu diễn là: E{ρ(r)}=T{ρ(r)}+1/2∫∫ρ(r)ρ(r')/|r-r'|drdr'+E_xc{ρ(r)}... 】 【...】
Từng hàng biểu thức toán học chảy ra từ ngòi bút, như những dòng suối nhỏ róc rách, hòa cùng nguồn linh cảm tuôn trào, đổ thành sông lớn, cuồn cuộn chảy ra biển! Mọi linh cảm về vật chất, vào giờ phút này, đều được nhìn thấy dưới dạng những con số, dệt thành một ngôn ngữ có thể diễn giải. Và dưới sự bao phủ của tấm lưới lớn này, mọi lực tác dụng cùng đặc tính vật lý đều được bao hàm, tất cả đều bị logic chặt chẽ đến đáng kinh ngạc trừu tượng hóa thành ngôn ngữ toán học, đồng thời được các phương pháp toán học giải đáp!
“Sau đó, là đưa vào phương trình Schrödinger –” Lục Chu khẽ lẩm bẩm trong miệng, ngòi bút lông kẹp giữa các ngón tay hắn, như một thanh đoản kiếm sắc bén, vẽ ra trên giấy một quỹ tích mạnh mẽ và dứt khoát, đồng thời cũng xé toạc màn sương mù dày đặc che phủ điểm cuối cùng của mê cung. Nhìn những kết quả gần như nhảy múa trên giấy, ánh mắt Lục Chu càng thêm sáng ngời, hàng lông mày hơi nhíu chặt cũng cuối cùng giãn ra thành một nụ cười. Mặc dù vẫn chưa biết còn bao xa mới tới đích cuối cùng, nhưng trực giác khoa học đã mách bảo hắn rằng, hắn đã rất gần với điểm cuối cùng rồi!
Thời gian từng giây từng phút trôi đi. Mặt trời cũng từ từ dịch chuyển từ giữa không trung, xuống một góc chân trời. Khi sắc trời bên ngoài cửa sổ cuối cùng hoàn toàn tối sầm, những chiếc đèn đường ven con đường nhỏ trong rừng bắt đầu thắp sáng, lúc này Lục Chu cuối cùng ngẩng đầu thở ra một hơi, dừng cây bút trong tay, vốn đã nóng lên vì được nắm chặt. “...Phương pháp hàm mật độ tiềm ẩn cũng có triển vọng rộng lớn đối với nghiên cứu vật liệu composite carbon, ít nhất giờ đây nó đã được mở rộng sang lĩnh vực này.” “Đồng thời, đây cũng có thể được coi là một bước đột phá để mở rộng phương pháp này từ hệ đơn thể sang hệ thống phức tạp.” “Mặc dù phía sau điều này vẫn còn không gian đáng để đào sâu hơn nữa.” “Nhưng, tạm thời đến đây là đủ rồi.” Nói rồi, Lục Chu khẽ cười thỏa mãn, đặt cây bút trong tay sang một bên.
Và gần như ngay khoảnh khắc hắn vừa đặt bút xuống, một dòng chữ màu xanh lam nhạt, bất ngờ hiện lên trước mắt hắn. Ban đầu, Lục Chu tưởng mình nhìn nhầm, vô thức chớp mắt. Thế nhưng, dòng chữ màu xanh lam nhạt đó không hề mờ đi chút nào vì cái chớp mắt của hắn, vẫn rõ ràng đến mức không thể nào bỏ qua... 【 Chúc mừng ký chủ, hoàn thành nhiệm vụ! 】
Mọi quyền lợi dịch thuật cho chương này đều thuộc về truyen.free.