探尋超導(dǎo)世界“新高度”

白國(guó)龍+董瑞豐

半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，趙忠賢的名字一直與我國(guó)超導(dǎo)發(fā)展緊密相連。他在我國(guó)最早提出要探索高溫超導(dǎo)體；最早建議成立國(guó)家超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室；他在高溫超導(dǎo)研究出現(xiàn)的兩次重大突破中都做出了重要貢獻(xiàn)，代表中國(guó)站上國(guó)際物理學(xué)界的大舞臺(tái)；他的研究成果曾兩次獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)……

1月9日上午，在人民大會(huì)堂，趙忠賢從國(guó)家主席習(xí)近平手中接過(guò)了國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)證書(shū)。他的笑容一如既往地爽朗。

2016年9月，我國(guó)研制出全球首根百米量級(jí)鐵基超導(dǎo)長(zhǎng)線。這一消息在業(yè)內(nèi)引起極大轟動(dòng)。它被認(rèn)為是鐵基超導(dǎo)材料從實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵一步，在歐美一些國(guó)家的鐵基超導(dǎo)線制備還處于米級(jí)水平時(shí)，我國(guó)已走在世界最前沿。這一切，與中科院院士、物理學(xué)家趙忠賢八年前在鐵基高溫超導(dǎo)研究上實(shí)現(xiàn)的突破密不可分。

超導(dǎo)國(guó)際競(jìng)賽

“坐得住、鉆得進(jìn)、研得深”

高手出招，看似行云流水，但一招一式背后都有不為人知的艱辛。

超導(dǎo)體是當(dāng)溫度降低到一定數(shù)值時(shí)，其電阻突然消失的材料，它在信息通信、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力。超導(dǎo)體要實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，必須要有極低溫的環(huán)境。為此，科學(xué)家一直夢(mèng)想尋找到具有較高臨界溫度的超導(dǎo)體。

1986年，45歲的趙忠賢偶然讀到一篇?dú)W洲科學(xué)家柏德諾茲和繆勒發(fā)表的論文，講的是“銅氧化合物可能存在35K超導(dǎo)性”。當(dāng)時(shí)很多人不相信，但趙忠賢是少數(shù)“醒得早”的人。

那時(shí)科研條件異常艱苦，好多設(shè)備如燒樣品的爐子等都是趙忠賢團(tuán)隊(duì)成員現(xiàn)造的，買設(shè)備都買二手的。

有了自制爐子，趙忠賢和同事們沒(méi)日沒(méi)夜地工作，夜里不睡覺(jué)，困了就在椅子上或桌子旁靠靠，有事就被叫起來(lái)繼續(xù)。

好在研究不需要特別精密的儀器，很快，趙忠賢團(tuán)隊(duì)在鑭-鋇-銅-氧體系中獲得了40K以上的高溫超導(dǎo)體，一舉顛覆了認(rèn)為“超導(dǎo)臨界溫度最高不大可能超過(guò)40K”的麥克米蘭極限！

一時(shí)間，世界物理學(xué)界為之震動(dòng)，“北京的趙”一“戰(zhàn)”成名。

趙忠賢團(tuán)隊(duì)的研究使得超導(dǎo)電性低溫環(huán)境的創(chuàng)造由原本昂貴的液氦替代為便宜而好用的液氮，并因此獲得1989年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)集體一等獎(jiǎng)。

研究超導(dǎo)帶給科學(xué)家的并不總是期望，也有迷茫。

科研進(jìn)入低谷時(shí)，一些研究者紛紛“轉(zhuǎn)向”，有些研究團(tuán)隊(duì)甚至解散了。但趙忠賢認(rèn)定高溫超導(dǎo)研究有潛力，未來(lái)必將有重大突破。

沒(méi)有久坐“冷板凳”的深厚積累，就不會(huì)有成果的爆發(fā)，鐵基超導(dǎo)體的研究中，趙忠賢團(tuán)隊(duì)只用2個(gè)多月就創(chuàng)造了臨界溫度55K的紀(jì)錄，他們熬了3個(gè)通宵，撰寫(xiě)出初期最關(guān)鍵的3篇論文。

科學(xué)夢(mèng)的召喚 50年磨一劍

從最早接觸低溫物理算起，趙忠賢與超導(dǎo)結(jié)緣已有50年，他是首位“40后”的國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者，也是新中國(guó)自主培養(yǎng)的科學(xué)家。

1941年1月，趙忠賢出生在遼寧省新民縣。翩翩少年，長(zhǎng)在紅旗下。

1959年，趙忠賢以優(yōu)異的成績(jī)進(jìn)入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)。他堅(jiān)持體育鍛煉，還參加了大學(xué)的管樂(lè)隊(duì)，學(xué)會(huì)吹小號(hào)、拉手風(fēng)琴。但對(duì)他影響最大的，還是中科大的大師辦學(xué)。

趙忠賢學(xué)的是低溫物理，由著名物理學(xué)家張宗燧給他上課。來(lái)做報(bào)告的有陳毅這樣的領(lǐng)導(dǎo)，也有錢(qián)三強(qiáng)這樣的科學(xué)家。沐浴陽(yáng)光雨露，聆聽(tīng)教誨熏陶。趙忠賢心中就一個(gè)想法，老老實(shí)實(shí)學(xué)習(xí)，將來(lái)為國(guó)家做貢獻(xiàn)，“做學(xué)術(shù)帶頭人這種事從沒(méi)想過(guò)”。

1964年，趙忠賢被分配到中科院物理研究所，他曾被派往英國(guó)劍橋大學(xué)進(jìn)修，接觸了世界超導(dǎo)研究的最前沿?；貒?guó)后，他提出要“探索高臨界溫度超導(dǎo)體”。

隨后幾年，趙忠賢的研究幾度受阻，項(xiàng)目批不下來(lái)，甚至連“攤兒”都被解散了。但夢(mèng)想總在冥冥中召喚，指引趙忠賢歷經(jīng)萬(wàn)難，初心不變。

1977年，趙忠賢在《物理》雜志上撰文闡述自己的觀點(diǎn)，支持某些理論家對(duì)國(guó)際廣泛認(rèn)同的麥克米蘭極限提出挑戰(zhàn)。當(dāng)時(shí)很多人看來(lái)，這觀點(diǎn)太大膽了。但此后40年的追夢(mèng)之旅一再證明，他是對(duì)的。

2014年初，趙忠賢等憑借鐵基高溫超導(dǎo)研究獲2013年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

2017年1月9日，75歲的趙忠賢走上國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)……

不把拿獎(jiǎng)當(dāng)科研目的

“我做科研從來(lái)沒(méi)想過(guò)要拿獎(jiǎng)，能拿獎(jiǎng)很好，但不要當(dāng)科研目標(biāo)，科研是要為人類文明長(zhǎng)河做貢獻(xiàn)?！边@樣的話，趙忠賢的團(tuán)隊(duì)成員太熟悉了。他們眼中的趙老師直爽、開(kāi)朗、樂(lè)觀、大度。他總為年輕人營(yíng)造不拘束的環(huán)境，他對(duì)超導(dǎo)史如數(shù)家珍，也愛(ài)“八卦”超導(dǎo)科學(xué)家的逸聞?shì)W事，讓大家在歡笑間掌握知識(shí)。

通宵工作時(shí)，趙忠賢拿錢(qián)讓大家買吃的。有學(xué)生研究志向偏離了超導(dǎo)“主業(yè)”，他也支持學(xué)生按興趣大膽研究。

如今，趙忠賢仍保持著旺盛的工作熱情，也時(shí)常去實(shí)驗(yàn)室，但“原則上只出出主意”，期望幫助年輕人找到研究超導(dǎo)機(jī)理問(wèn)題的切入點(diǎn)。

在趙忠賢眼里，現(xiàn)在的年輕人“有激情，肯吃苦，能戰(zhàn)斗，可信賴”。

“但你們別像穆桂英一樣，身上插好多旗子，做事情要集中一點(diǎn)，不要太分散精力，不要選太多，這個(gè)也干那個(gè)也干。”趙忠賢說(shuō)，要選一個(gè)堅(jiān)持十年，扎下根去，才能枝繁葉茂。