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半個世紀的堅守

  • 發佈時間:2014-08-11 06:20:42  來源:經濟日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  新中國成立以來,象徵科技界最高榮譽的國家自然科學獎一等獎共頒發21次。2000年至今,該獎項9次空缺。有一位科學家和他的團隊竟兩次獲得這個寧缺毋濫的大獎。

  近日,《經濟日報》記者採訪了這位科學家——中國科學院院士趙忠賢。他在超導研究的崗位上堅守了半個世紀,並在相距24年的1989年和2013年裏,與研究團隊一起,兩度榮獲國家自然科學一等獎。

  堅守,源於志趣

  “把生計和興趣結合起來,是人生的理想選擇。我實現了這個目標。”説起半個世紀的堅守,趙忠賢首先感受到的不是艱辛,而是幸運。“我運氣比較好,能上大學,工作又專業對口,大學學超導,分配的工作也是超導。社會給了我機會,讓我做自己感興趣的事,這很幸福。”

  讓趙忠賢感到幸福的超導研究是一個充滿挑戰與發現的領域。超導,即超導電性,指當某種材料處於一定的溫度等條件下,電流可以在其中無阻地流動。從1911年荷蘭物理學家卡麥林·昂尼斯在汞研究中偶然發現超導電性算起,超導研究歷經百餘年而魅力不減。

  物理學家麥克米蘭根據傳統理論計算推斷,超導體的轉變溫度不能超過40K(約零下233攝氏度),這個溫度被稱為麥克米蘭極限溫度。40K麥克米蘭極限溫度能否被突破?世界各國的科學家做了無數次嘗試。

  突破了麥克米蘭極限溫度的超導體,被稱作高溫超導體。從1976年就開始研究高溫超導的趙忠賢,在1986年讀到《物理學》雜誌上瑞士科學家貝德諾茲和繆勒發表的發現轉變溫度達到35K的銅氧化物超導體文章時,迅速確定了研究方向。

  當年12月20日,趙忠賢等人在鍶鑭銅氧中實現了起始溫度為48.6K的超導轉變。1987年2月19日,趙忠賢等人又在釔鋇銅氧中發現了起始溫度高於100K、中點溫度為92.8K的超導轉變。5天以後,中國科學家正式公佈了這一最新成果。

  1989年度國家自然科學獎一等獎,就頒發給了在世界第一次高溫超導研究熱潮中做出突出貢獻的我國物理學家們。

  堅守,出於信念

  突破了麥克米蘭極限之後,全世界科學家們對超導材料的探索又一次陷入了迷茫。第一次高溫超導熱潮中的主角——銅氧化物,是一種易脆材料,難以大範圍普及應用。到上世紀90年代中後期,通過銅氧化物超導體探索高溫超導機理的研究遇到瓶頸,超導研究熱度降低,很多研究者轉移到其他研究領域。

  趙忠賢卻矢志不移:“我很正常,不癡迷也不呆傻。我認為超導還會有突破,所以堅持。我當時是超導國家重點實驗室主任,有責任把這件事做好。”

  超導體有兩個基本性質:零電阻和抗磁性。鐵基化合物由於其磁性因素,曾一度被無數國際頂尖物理學家斷言為探索高溫超導體的禁區。但2008年2月18日,日本學者細野秀雄在《美國化學會志》上發表文章指出,氟摻雜鑭氧鐵砷化合物在26K時即具有超導電性。

  “這個材料的結構和正常態的物理特點與我們長期以來的研究思路完全一致,能出現26K的超導性立刻引起了我們的共鳴。”基於多年積累,趙忠賢組採用輕稀土替換和高溫高壓合成技術,高效製備了一大批不同元素構成的鐵基超導材料,並製作了相圖。他們不僅率先使轉變溫度突破了50K,併發現了一系列50K以上的超導體,也創造了55K的鐵基超導體轉變溫度紀錄。國際物理學界認為這就形成了第二個高溫超導家族。

  2013年度國家自然科學獎一等獎,頒發給了在世界第二次高溫超導研究熱潮中勇立潮頭的我國物理學家們。

  堅守,始於夢想

  年過七旬,兩獲大獎,人生至此,一般人已可安享晚年,趙忠賢卻依然堅持著他的超導研究。他的心中,還有著更為宏偉的夢想:“第一次熱潮,最原創的工作是瑞士的;第二次突破,最原創的工作是日本的;到今天,我們的目標就是做超導中最原創的貢獻。”

  在趙忠賢看來,要做最原創的貢獻,必須有新的思想,有自創的研究設備,這樣才可能發現新材料、新現象、新效應,在這些基礎上,再提出新概念。“新材料、新現象、新效應,很容易被國際同行承認,但新概念很難。美國提概念,全世界跟著走,這就是實力。中國真正科技強大的標誌,在於你有新的思想和新的概念,能讓全世界跟著走。這很不容易做,但我們必須要做。”

  趙忠賢説,“經過幾十年的努力,我國在超導領域的研究屬國際一流水準。有這麼大進步和國家大環境有關。大環境穩定,有相對穩定的經費支援,這是超導研究取得重大成就的基礎。”他認為,隨著我國綜合國力的增強和科研整體實力的提升,今後基礎研究方面將會取得越來越多的成果。

  科技強國的夢想,正是千百個趙忠賢這樣的科學家們堅守一生的動力。在他們眼中,這個夢想才剛剛開始實現,因而堅守也就必須持續到底。

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