“超导斗士”赵忠贤:一辈子专注一件事

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  超导,是20世纪最伟大的科学发现之一。在几近一穷二白的条件下,赵忠贤的一系列研究震惊了世界。美国《科学》杂志评论他的研究成果说,“中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着,在凝聚态物理领域,中国已经成为一个强国。”
  1月9日,75岁的赵忠贤走上国家最高科学技术奖的领奖台,从习近平手中捧回红彤彤的奖励证书。忆及热爱的超导事业,他滔滔不绝。他说:“我不是什么大官儿,也别把我报道成劳模,我只是在做本职工作。”
  超导领域的“中国符号”
  赵忠贤,1941年生,辽宁新民人。1964年从中国科学技术大学毕业,分配到中科院物理所工作至今。从1976年起,开始高临界温度超导体研究。
  超导,全称超导电性,是指某些材料在温度降低到某一临界值(即超导临界温度)以下时,电阻突然消失的现象,具备这种特性的材料为超导体,其在信息通讯、生物医学、航空航天等领域有着巨大应用潜力。
  高温超导体,指临界温度在40K(约零下233摄氏度)以上的超导体。物理学家麦克米兰认为超导临界温度不大可能超過40K,他的计算得到了国际学术界的普遍认同,40K因此被称作“麦克米兰极限”。寻找高温超导体至今仍是全世界科学家的梦想。
  在那个超导研究火热的年代,国内人才缺乏,科研设备极其落后,可就在这样几近一穷二白的条件下,赵忠贤的一系列研究震惊了世界。
  1974年,赵忠贤到英国剑桥大学进修,接触到了世界超导研究最前沿。一年后回国,他立志要做高临界温度超导体。
  “初生牛犊不怕虎。”经过缜密思考和实验,1977年,他在《物理》杂志上撰文,指出结构不稳定性又不产生结构相变可以使临界温度达到40—55K,并提出复杂结构和新机制在某些情况下甚至可以达到80K。挑战由经典理论推导出的麦克米兰极限,以至于当时不少人认为“赵忠贤胆子实在是太大了”。
  十年磨一剑。1986年,欧洲科学家柏德诺兹和缪勒发表了镧-钡-铜-氧体系可能存在35K超导的工作。赵忠贤敏锐地意识到论文中提到的铜氧化物中可能蕴含高温超导体。1986年底,赵忠贤团队和国际上少数几个小组几乎同时在镧-钡-铜-氧体系中获得了40K以上的高温超导体。麦克米兰极限被突破,一时国际物理学界为之震动,“北京的赵”成为国际著名科学刊物上的新星。
  再接再厉,1987年2月,赵忠贤带领团队又在钡-钇-铜-氧中发现了临界温度93K的液氮温区超导体,并在世界上首次公布了元素组成。
  赵忠贤及其团队的工作极大提升了中国物理学界的国际地位。1987年,他受邀参加美国物理学会三月会议,是仅有的五位特邀报告人之一。当时,中国科学家在国际上有如此高的待遇极为罕见。三月会议也宣告了中国物理学家走上了世界高温超导研究的舞台。
  20年把冷板凳坐热
  赵忠贤40余年的高温超导研究历程并非一番风顺。国际上第一次高温超导热潮中的主角——铜氧化物,是一种易脆材料,难以大范围普及应用。上世纪90年代,铜氧化物高温超导体热潮过后,全世界科学家对超导材料的探索一度陷入迷茫,一些团队甚至解散或转而研究其他领域。
  在困难面前,赵忠贤矢志不移,从没想过要跟着去做热门研究。“虽然遇到了瓶颈,但我坚信,高温超导研究有潜力,未来有可能有重大突破。我们必须坚守这块阵地。”他带领团队一干就是近20年,一直为将来可能的科学突破准备。
  “冷板凳”被赵忠贤和团队坐热了!
  超导体有两个基本性质:零电阻和抗磁性。铁元素作为典型的磁性元素,曾一度被认为是探索高温超导体的禁区。但2008年2月,日本科学家在四方层状的铁砷化合物中发现存在转变温度为26K的超导电性,但因为没有突破麦克米兰极限温度,还不能确定铁基材料是高温超导体。
  赵忠贤提出了高温高压合成结合轻稀土元素替代的方案,并组织团队全力以赴,很快将铁基超导体的临界温度提高到50K以上,创造了大块铁基超导体55K的纪录并保持至今。
  赵忠贤团队的工作为确认铁基超导体为第二个高温超导家族提供了重要依据,引领了国际高温超导研究领域的第二次突破。当时,他已经67岁,带领年轻人通宵工作三天,完成了初期关键的三篇论文。
  铁基超导的中国突破震撼世界,美国《科学》杂志评述指出:中国如洪流般涌现的研究结果标志着,在凝聚态物理领域,中国已经成为一个强国。
  “我只是个普通人”
  专注,是赵忠贤总结自己研究工作最喜欢用的一个词。他常说,选择了科研道路,就要安下心来,不能心猿意马。
  “打个不一定恰当的比喻:我们口袋里装着许多把钥匙,同时还在不断地制造出新的钥匙,而只有其中一把能够开启科学之门。我们要做的,就是不懈努力,制造、修改每一把钥匙,直到打开这扇大门。”赵忠贤说。
  荣誉等身,赵忠贤从未自满。他常说,自己就是个普通人。荣誉归于国家,成绩属于集体,自己只是其中的一份子。他还常常提醒前来采访的记者:“别光报道我,多看看我身后那些没露面的人,别把我报道成劳模。”面对媒体的聚焦,老先生坦率而诚挚。
  赵忠贤说,自己做研究从来没想过要得什么奖,追求的是为人类文明添砖加瓦,满足国家重大需求,这辈子很值。
  (《人民日报海外版》2017.1.10等)
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