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【光明日報】一輩子都在尋找更好的超導材料
——記國家最高科技獎得主趙忠賢
發布時間:2017-01-10 來源:光明日報 詹媛 【字號:  

  2001年2月10日,“高溫超導磁懸浮試驗車”在四川成都西南交通大學正式通過國家級驗收,該課題責任專家趙忠賢(前右)興奮地登上實驗車。尹鋼攝/光明圖片/視覺中國

  “中國‘高溫超導’的年輕一代,不用像我一樣堅持40年。給他們十幾年時間,就能獲得更有影響的成果。”1月9日,趙忠賢,這位在“高溫超導”領域卓有成就的中國科學院院士獲得了“國家最高科學技術獎”,這是我國科技界的最高榮譽。談到中國超導的未來,他寄望很高。

  過去百余年世界超導研究史中,在兩次高溫超導領域的研究取得重大突破的關鍵時刻,趙忠賢帶領的團隊都“跑”在前列,他們獨立發現了“液氮溫區高溫超導體”以及“發現系列50K(開爾文,熱力學溫度單位)以上鐵基高溫超導體并創造55K紀錄”。前者推動了國際相關研究的熱潮,趙忠賢因此于1987年獲得第三世界科學院TWAS物理獎,這是中國科學家首獲此獎;后者被授予Matthias獎,這是國際超導領域重要獎項。

  幸福不會從天而降。在數十年沉心高溫超導研究的歲月里,趙忠賢的勤奮有目共睹——在67歲那年,他還曾帶領年輕人通宵攻關。作為我國高溫超導研究的奠基人之一,趙忠賢在科研上卻很“摳門”——他的設備是用自己“淘”來的閑置品改造而成,他戲稱為“土炮”,語氣幽默,令人莞爾。

  跌宕難阻守初心

  趙忠賢1964年從中國科學技術大學技術物理系畢業,被分配到中國科學院物理研究所,除去搞國防任務的五年,一直從事超導研究,他所做的主要工作就是探索高溫超導體。

  超導現象最早由一位荷蘭科學家于1911年發現,指某些材料在低于一定的臨界溫度下電阻為零的現象。“假如超導現象能在常溫下實現,遠程超高壓輸電將沒有損耗,能節省很大電量。”中國科學院物理研究所所長王玉鵬說,醫療中常用的核磁共振儀器,其核心部件就用了超導磁體。

  在探索十余年后,趙忠賢迎來了第一個科研高峰——1987年2月,他帶領團隊獨立發現液氮溫區高溫超導體,并在國際上首次公布其元素組成為Ba-Y-Cu-O。國際上很多實驗室驗證了中國的工作,掀起了國際高溫超導研究的熱潮。

  趙忠賢因此于1987年獲得第三世界科學院TWAS物理獎,他也成為首次獲此獎項的中國科學家,這一成果在1989年又獲得了國家自然科學集體一等獎。

  隨后,低谷不期而至。20世紀90年代中后期,國際物理學界在通過銅氧化物超導體探索高溫超導機理的研究上遇到了瓶頸。國內的研究也遇冷,有人轉投其他領域,但趙忠賢卻堅持要坐“冷板凳”。

  “熱的時候要堅持,冷的時候更要堅持。”憶及這段往事,他說,“我當時很正常,不癡迷也不呆傻。我認為超導還會有突破,所以才堅持。”

  多年的堅守之后,趙忠賢科研人生的另一個高峰出現在了“大家想都不敢想”的方向上——趙忠賢與國內的同行分別打破了國際物理學界普遍認為的40K以上無鐵基超導的“禁忌”。2008年,趙忠賢帶領其團隊不僅發現了系列50K以上鐵基高溫超導體,還創造了大塊鐵基超導體55K的紀錄,這項研究又為他贏得了國家自然科學獎一等獎,而他本人則在2015年被授予國際超導領域的重要獎項——Matthias獎。

  在跌宕起伏之間,趙忠賢對“初心”的追逐從未變過,用他的話說:“我這輩子只做一件事,那就是尋找更好的超導材料。”

  攀登還靠勤為徑

  中國的一系列成果發布后,美國《科學》雜志曾發文盛贊:“如果以后再有更多的樣品和數據誕生于中國,我們不必感到驚訝”,“如洪流般不斷涌現的研究結果標志著在凝聚態物理領域,中國已經成為一個強國”。

  然而,任何影響巨大的科研發現都不是隨手撿得。兩獲世界贊譽的背后,是趙忠賢數十年高溫超導研究中無數次制備、測試、分析、放棄、再重新開始的身影……

  根據趙忠賢的回憶,1986年4月,瑞士科學家穆勒和柏諾茲發現Ba-La-Cu-O材料在35K時開始出現超導現象。9月底,他看到這些論文后,馬上與團隊一道開始銅氧化物超導體研究。他們夜以繼日奮戰在實驗室里,餓了就在實驗室煮個白面條,累了就輪流在椅子上打個盹,廢寢忘食工作最終換來了他科研人生的第一次突破。

  在2008年,他的第二次重大進展出現前夕,日本科學家發現了在摻氟的鑭氧鐵砷材料中存在26K的超導性。隨即,有中國科學家把超導臨界溫度提到略高于傳統超導體的理論極限40K。趙忠賢則率領團隊很快將超導臨界溫度提高到50K以上,并創造了大塊鐵基超導體55K的世界紀錄,保持至今。當時已經67歲的他,在成果出現前夕還曾帶領年輕人熬了三個通宵。“現在可不敢熬夜了,身體受不了。”談及此事,趙忠賢并不當回事兒,“別把我報道成勞模,我就是在做本職工作。”

  人生至此,本已可安享晚年,趙忠賢卻依然堅持著他的高溫超導研究,“我如今的工作重點有兩個,一是凝練學科方向;二是盡我所能為大家營造良好的學術氛圍。”在他衣兜里,還時常揣著一個小本,隨時記錄研究思路,“現在年紀大了,有什么想法得趕緊記下,怕忘記了。”

  “摳門兒”有道暗得意

  1987年的美國物理學年會,是趙忠賢一個難忘的記憶。當時只有5個人受邀做特約演講,他是其中之一。向世界展示中國超導研究的重大突破,讓趙忠賢“感到光榮與驕傲”。

  實際上,赴美國做報告前,趙忠賢用的設備還是他自制的“土爐子”。據中國科學院院士陳仙輝回憶:“當時使用的是自己搭的設備,數量不夠,5個教授只能共用一臺設備輪流做研究。”但趙忠賢卻覺得那是一段“激動人心的日子”,因為“艱苦又快樂,每兩三天就有新成果出現”。而他并不介意跟別人共享實驗設備,“大家輪流用,還能提高使用率,節省經費”。

  后來,在科研方向遇冷時,趙忠賢越發“摳門兒”起來。20世紀90年代,在經費有限的情況下,趙忠賢認定,“有錢的時候堅持,沒錢的時候更要堅持”。沒有合用的設備,他淘來處理品,自己改裝。有些設備老得連零件都買不到了,卻還一直作為項目組的基礎設備被使用。他說:“別小瞧我這‘土炮’,管用著呢!”

  守心皆因樂其中

  從事高溫超導研究數十年,趙忠賢常被問:“一輩子就干了這么一件事,有時還很辛苦,不覺得枯燥嗎?”

  “這是我的興趣所在,又能養家糊口,還有比這更理想的選擇嗎?”趙忠賢說,“就像有人愛打麻將,玩到半夜,是去睡覺,還是接著玩?肯定是接著玩嘛!”對他而言,做研究就像有些人愛玩麻將一樣,十分有趣,并不覺得辛苦和枯燥,“我們做科研,每天總感覺更接近真理,一旦發現新現象、做出新材料、提出新問題,就像打麻將的和牌,也有大和、小和,多有意思。”

  作為兩次領導科研團隊獲得國家自然科學獎一等獎,發表論文400余篇,桃李滿天下的著名科學家,趙忠賢仍有遺憾,這就是未領先于日本科學家發現鐵基超導材料。實際上,他的團隊在1993年就研究過和鐵基超導體結構相同的材料,只不過用的是銅,而當時鐵元素被公認為不利于超導。

  “現在回過頭來看,如果當時思想再解放一些就好了。”趙忠賢說,在他看來,搞科研最重要的一點是能夠迅速抓住問題的本質,并駕馭自己的知識和能力去解決它,而不斷創新,則是保持興趣的重要因素。他時常勉勵實驗室里的年輕人“什么都可以做,不怕失敗,要不斷創新、不斷嘗試”。

  如今已76歲的趙忠賢希望能盡己所能,呼吁建立合理的評價體系,來為年輕人營造輕松的研究氛圍,“我也錯過了好多機會,我希望將自己的這些經驗教訓分享給年輕科研工作者,讓他們能少走些彎路”。

  (原載于《光明日報》 2017-01-10 06版)

(責任編輯:侯茜)
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