克里斯汀·科因著
瑞安·鲍姆巴赫是宇宙之主。
不是的的注意，是宇宙。他是个谦逊的物理学家，不是自大狂。
而是宇宙西文,复数。不是一个(或的)，它们在地球之外延伸了数光年，但在晶体材料中发现了更小(尽管同样有趣)的宇宙。
鲍姆巴赫是国家磁实验室的研究员，擅长设计爱游戏提现客服和制造晶体的艺术和科学;世界各地的数十名研究人员在实验中使用了他的晶体。它们本身的成就，更重要的是，也是一种研究内部发生的迷人物理的手段。
事实证明，对于研究晶体的物理学家来说，晶体是电子的伟大游乐场。如果你像鲍姆巴赫一样，拥有物理学家的大脑和厨师的创造力，你就可以创造出各种独特的环境，让这些微小的带电粒子做最可怕的事情。
鲍姆巴赫说:“当电子进入一个新的固态系统时，它就会经历一个全新的宇宙。”所以他制造的每一颗水晶都是一个等待发生的潜在发现。
让我们来仔细看看鲍姆巴赫和成员是如何以及为什么他的研究团队在磁实验室里凝聚态科学小组锻造不同种类的晶体，然后分析它们可爱的晶格结构内部发生了什么。
微调分子
科学家们采用不同的方法来解决凝聚态物理学的问题(正如MagLab的一位物理学家曾经说过的那样，凝聚态物理学是关于“物质”及其分子如何行为的科学)。
URu单晶标本2如果2是鲍姆巴赫实验室制造的。
一些凝聚态物理学家主要是理论家，他们使用计算、理论和计算机程序来预测或找出某些现象。另一方面，像鲍姆巴赫这样的物理学家从不同的角度来研究问题，在他的例子中，是一种物质驱动的方法。你可以把它看作是对著名的“梦想之地”格言的一种扭曲:“建立它，他们会……发现”。
首先，鲍姆巴赫构建。他构建了独特的原子级宇宙，然后试图探究他的想象力和仪器所造成的影响。
首先，他从磁性材料入手。然后他做了一点化学定制，技术上称为“调优”。他可以用一种分子替换另一种分子，或者加入一些新的分子，这就是所谓的掺杂技术。这是一门精致的艺术，它建立在对哪些成分和技术的组合可能产生值得研究的东西的深刻理解之上。
“你可以用任何东西来代替某种东西。我的意思是，可能的组合太多了，无法完全探索。”鲍姆巴赫说。“所以你必须对正确的调优参数有一些基本的想法。”
这些参数包括食材以及烹饪它们的方式。
“反应某物最简单的方法就是把它放在炉然后加热，”鲍姆巴赫说。“但还有其他办法。”
这种CeNi晶体是在鲍姆巴赫的实验室里生长的2通用电气2碰巧与佛罗里达州相似。(图片来源:Rhea Reyes和You Lai)
事实上，鲍姆巴赫有大约10个用于烹饪晶体的设备，其中一些是定制的，以不同的方式烘烤晶体，使用聚焦光、射频磁场和电流。对于任何给定的项目，鲍姆巴赫不仅知道使用哪种工具，还知道如何最好地使用它:确切的成分比例，多高的温度(一些仪器高达4000摄氏度- 7200华氏度)，煮多久以及如何最好地冷却它们。
鲍姆巴赫说:“每种材料都需要不同的生长环境。“某些类型的材料适用于不同的设备，但无论如何，你每次都必须优化它。”
即使对鲍姆巴赫这样经验丰富的种植者来说，这也很棘手。他每创造出一个科学上有用的晶体，就有9个被扔进了垃圾桶。
他说:“弄清楚如何生长晶体需要大量的智力投入。”
工作并未就此结束。在制造出晶体后，鲍姆巴赫需要弄清楚他最终得到了什么。并不是所有加入的元素都一定会在最终产品中出现。鲍姆巴赫使用x射线衍射和电子色散能谱来精确地计算出组成部分是如何结晶的。
然后是时候研究里面发生了什么。
电子怎么了
鲍姆巴赫的目标是使晶体成为强相关电子的宿主，这意味着电子与彼此和周围环境的相互作用以大多数材料中没有的显著方式相互作用。正是这种行为使鲍姆巴赫的晶体变得有趣，并可能对未来的能源和技术应用非常有用。
鲍姆巴赫实验室制造的大单晶硅。
毕竟，正是由于对电子在晶体中的行为进行了基础研究，科学家和工程师们才开发出了今天应用于从电视到手机等各种产品的半导体技术。
目前，物理学家正专注于探索有前途的材料类别中发生的事情，如异常相关电子金属、高温超导体和拓扑保护电子态。他们将这些材料放入强力磁铁中，测量其电阻率、热容、霍尔效应、磁化率和磁化强度等性能。
鲍姆巴赫说:“电子正在做一些古怪的事情，我们不理解它。”“我们的目标是找出哪些因素会产生特定的现象，以及如何利用这些信息为社会设计下一代变革性材料。”
总有一天，他们在其中一个小宇宙中发现的东西，对我们其他人来说，可能会改变世界。