“我從來沒有想過要去拿獎。”2016年末,接受媒體采訪時,中科院院士趙忠賢如此了回答記者。有意思的是,“他真的拿獎已拿到手軟”。
在2015年8月成為馬蒂亞斯獎(Bernd T. Matthias Prize)得主后,2017年1月9日趙忠賢又摘得“2016年國家最高科技獎”桂冠。這位一心只惦記超導的科學家,除參與獲得過數(shù)個集體獎項外,因高溫超導研究個人所獲得的獎項還有: 2014年的何梁何利科技成就獎、2013年國家自然科學一等獎、1997年何梁何利科技進步獎、1992年首屆王丹萍科學獎、1989年國家自然科學集體一等獎、1988年首屆陳嘉庚物質科學獎和1987年第三世界科學院物理獎。
在40多年的研究生涯中,不論物理學界熱點如何變換,他始終初心不改,只踩著超導發(fā)展的節(jié)律前行。自上世紀80年代的銅氧化物高溫超導浪潮到本世紀初的鐵基高溫超導熱流,他總是能在其突破點上迅速斬獲,引人注目,讓人敬畏。
醒得早
如今滿頭白發(fā)的趙忠賢承認,自己是個“醒得早”的人。
南京大學教授聞海虎作為趙忠賢的晚輩和同行,在學生時代曾領略了趙忠賢早年在學科前沿的風采。“1986年10月,我研究生第二年剛剛開始,到四川樂山參加全國超導和低溫物理大會。趙老師大約40多歲,很明顯,他是當時最活躍的超導研究者,在會上介紹了一個30多K的超導體。他在上世紀70年代末就在國內雜志發(fā)表了很有深度的文章,題為《探索高臨界溫度超導體》。這篇文章今天讀起來一點也不過時,其中一些觀點至今仍然是追求新超導體的好思路。他的成功與很早關注、熱愛,而且長期堅持有關”。
“他是我們同行里唯一能說出某個超導體何時何人發(fā)現(xiàn)的人。”中科院物理所研究員李建奇告訴媒體。
超導體——鋇釔銅氧的發(fā)現(xiàn)是趙忠賢的一項標志性成就。
趙忠賢清楚記得,20年前,即1986年4月瑞士科學家穆勒和柏諾茲發(fā)表了鋇鑭銅氧在35K時出現(xiàn)超導現(xiàn)象。當時讀完這篇論文后,他立即找研究所同事開展銅氧化物高溫超導體的探索工作。
“那時,國家經(jīng)濟復蘇剛剛起步,實驗條件大約是現(xiàn)在的1%。好在做這項研究對設備的要求并不是很高。”他有些慶幸。
經(jīng)過一段時間的苦熬,趙忠賢團隊終于在鑭鋇銅氧這種化合物中首先發(fā)現(xiàn)了臨界溫度為48.6K的超導現(xiàn)象,同時,還發(fā)現(xiàn)了70K的超導跡象。幾個月后,即1987年2月,他們在實驗中獲得了超導轉變溫度為93K的液氮溫區(qū)超導體,并在國際上第一次準確公布了材料的組成成分:鋇釔銅氧( Ba-Y- Cu-O)。
就這樣,他的研究成果在國際超導研究史上寫下了燦爛的一筆,為中國在國際超導領域取得一席之地,贏得了話語權。在1987年美國物理學會3月會議上,趙忠賢作為5個特邀報告人之一,進行了20分鐘的發(fā)言。
1989年他因“液氮溫區(qū)氧化物超導電性的發(fā)現(xiàn)”獲得國家自然科學獎集體一等獎(排名第一)。
堅守住
“上世紀90年代中后期至本世紀初,從材料角度看,在銅氧化物家族中發(fā)現(xiàn)新的特別是高臨界溫度超導體非常困難了,各種組成都試驗過了。研究工作主要集中在解答材料超導的機理,闡明物理性質或者推動應用研究。高溫超導材料屬于陶瓷類材料,做線材,力學強度不夠,脆性太強,還需要在液氮里使用,并不容易延伸到工業(yè)領域大規(guī)模應用。”物理所研究員劉國東講述了自己在趙忠賢指導下攻讀博士時的情形。
他分析,當時若做超導機理方面研究,實驗室儀器設備的種類和精度達不到要求。做材料,試驗門檻相對不那么高。這類似于炒菜,炒出來是否美味可以憑借經(jīng)驗和積累,有耐心不斷嘗試就可能有發(fā)現(xiàn)。但炒出來的菜,營養(yǎng)成分如何?美味是如何形成的?則需要高精度不同種類的分析測量設備。當時超導實驗室只能依靠973課題勉強維持,無法購置新的尖端設備。一些做超導研究的人,逐漸轉向其他領域的研究工作,因為其他方向研究出論文、出成果會更快一些。但趙忠賢作為導師仍希望他堅持做超導。
聞;⒏嬖V記者,2000年到2009年,他任超導國家重點實驗室主任期間,銅氧化物超導體進入啃硬骨頭階段,而設備水平與國際上相差甚遠。有一天“趙老師走進我的辦公室說,只要堅持,尤其是困難時候的堅持,最后一定能解決機理問題。堅持,至少就能做一些技術儲備”。
土炮追擊
在物理所一棟2層的舊樓里,現(xiàn)今仍擺放著一臺看上去很笨重、沒舍得處理的六面頂液壓機。在這臺被淘汰的設備上,不知什么時候貼上了一朵小小的帶著金絲的紅色蝴蝶結,在閉鎖的小屋子里竊喜。據(jù)悉,它是趙忠賢趁著廠商打折時給項目組添加的裝備。就是用這臺液壓機,趙忠賢在鐵基超導研究熱潮中,果然再次迅速地搶占了先機。
2008年,日本科學家發(fā)現(xiàn),摻氟的鑭氧鐵砷材料具有26K的超導性。已60多歲的趙忠賢根據(jù)壓力實驗結果,提出了高溫高壓結合輕稀土替代的方案,再次迅速組織團隊,將超導臨界溫度提高到50K以上,突破了傳統(tǒng)超導體40K的理論極限,創(chuàng)造了大塊鐵基超導體55K的世界紀錄,并保持至今。
他們自己配方研制的超導材料,就是用這臺液壓機壓成的。“這臺設備雖然很土,但是很管用。”趙忠賢說。
“可以肯定,若不堅持,沒有思想上和技術上的儲備,鐵基超導研究不會有今天的成績。”劉國棟東認為。
聞;⒏锌,趙忠賢對超導體,尤其是高溫超導體有長期的和特殊的喜愛。因此,他幾十年如一日,追求這個方向,最終取得了矚目成果。特別是對重要的科學進展,他具有高度的敏銳性。超導研究如同波浪前行,有低谷,有波峰,每一次新的發(fā)現(xiàn),都推動超導領域向前大進一步。而趙忠賢的敏銳性,使他多次準確地把握住了機會。
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