2014年10月29日，何梁何利基金2014年度頒獎大會暨基金成立20華誕在京舉行，其中，“含金量”最高的科技大獎——“科學與技術成就獎”由我國著名超導專家趙忠賢院士和著名實驗物理專家薛其坤院士共同摘得。兩位基礎科學領域巨擘，在創新的道路上究竟走出了怎樣的人生軌跡？

　　趙忠賢：50年如一日傾情高溫超導

　　55年前，當年輕的趙忠賢孤身一人背起行囊來到北京的時候，中國的超導研究還剛剛起步，高溫超導更是天方夜譚。今天，這位古稀之年的老人身邊已經凝聚了一支世界領先的中國高溫超導研究隊伍，並把中國這方面的研究推向了世界前列，正在引領向高溫超導的第三次突破征途中昂首邁進。

　　趙忠賢1964年從中國科技大學畢業分配到中國科學院物理研究所，1991年當選為中國科學院院士，他50年如一日，淡泊名利，持之以恒堅持工作在科研一線，把畢生精力奉獻給高溫超導研究，上個世紀70年代，趙忠賢等一批年輕學生和學者被派往國外學習， 接觸到了世界超導研究最前沿。1975年回國後，他提出要探索高臨界溫度超導體（簡稱“高溫超導體”）。所謂“高溫超導體”，是指臨界溫度在40K以上的超導體。麥克米蘭根據1972年諾貝爾獎的BCS理論計算，認為超導臨界溫度不大可能超過40K，他的計算得到了國際學術界的普遍認同，40K也因此被稱作“麥克米蘭極限”。趙忠賢則對當時國際廣泛認同的由經典理論推導出的麥克米蘭極限提出了挑戰。1977年，他在《物理》上撰文指出結構不穩定性又不産生結構相變可以使超導臨界溫度達到40—55K，經過長時間的實驗探索，科學總結昇華到理論，進一步提出複雜結構和新機制在某些情況下甚至可以達到80K。

　　上世紀80年代，趙忠賢在科研條件極其簡陋的情況下開始研究銅氧化合物超導體，在鑭-鋇-銅-氧體系中突破了麥克米蘭極限，獲得了40K以上的高溫超導體。由於當時國內工業基礎薄弱，無法獲取高純度的實驗樣品，所用的實驗樣品雜質很多，趙忠賢最早注意到雜質對超導實驗結果的影響，判斷一些雜質對超導發揮了作用，敏銳地發現了70K的超導跡象。在這樣的理論指導下，他於是主動“引入雜質”，反覆實驗、篩選、測試、驗證，最終確定了“在鋇基、多相的體系中、用釔取代鑭”的方案並得以實施。1987年2月19日深夜，在釔—鋇—銅—氧中發現了臨界溫度93K的液氮溫區超導體，實現了超導研究第一次突破，在世界上颳起了一陣液氮溫區超導體的旋風。1987年，趙忠賢作為五位特邀報告人之一，參加了美國物理學會三月會議。該會議標誌著中國物理學家走上了世界高溫超導研究的舞臺。

　　在1987年的輝煌之後，趙忠賢又甘坐冷板凳，一門心思撲進實驗室裏，潛心研究20年，終於帶領中國團隊再次引領世界熱潮。

　　新世紀以來，趙忠賢提出“在具有多種相互作用的四方層狀結構的系統中會有高溫超導電性”的新思路，認識到這一類鐵砷化合物（後來被稱作“鐵基超導體”）很可能是新的高溫超導體，之後又提出了高溫高壓合成結合輕稀土元素替代的方案，帶領團隊很快將鐵基超導體的臨界溫度提高到50K以上，創造了55K的紀錄並保持至今，為確認鐵基超導體為第二個高溫超導家族提供了重要依據，實現了高溫超導研究領域的第二次突破。在這期間，他以67歲的年紀三次帶領年輕人幾乎通宵工作，完成了初期最關鍵的三篇論文。他的鐵基超導研究得到了國內外高度評價，美國《科學》雜誌三次報道趙忠賢的工作，其中在題為《新超導體將中國物理學家推向最前沿》的一篇文章中對其貢獻給予充分肯定。

　　從上個世紀70年代至今，從追趕、並跑到引領世界的歷史進程中，趙忠賢一直都是我國高溫超導研究主要的倡導者、推動者和踐行者。他是新中國培養的傑出科學家代表，具有無私奉獻的精神和國際領先的成果，為高溫超導研究紮根中國並處於國際前列做出了重要貢獻。

　　薛其坤：在量子世界實現“中國夢”

　　在10月29日何梁何利基金2014年頒獎禮上，“科學與技術成就獎”獲得者清華大學教授薛其坤在發言中深深感謝自己的夫人，因為正是家人的支援和寬容，才能讓他每天過著“7—11”的生活，即早上7點到晚上11點持續地工作。

　　薛其坤的很多學生曾經較勁：“想趁著自己年輕，和薛老師比一比，看誰先到實驗室，誰最後一個離開”，但多年來幾乎沒人能贏。這是一種近乎苦行的“修煉”，但薛其坤卻體會到的是快樂而非痛苦。

　　薛其坤是名年輕的國際著名實驗物理學家，1999年從海外學成歸來，2005年當選為中國科學院院士。

　　薛其坤在國際上首次發展了拓撲絕緣體薄膜的分子束外延生長動力學，證明了拓撲絕緣體是二維無品質的狄拉克費米體系並受時間反演對稱性保護等物理性質，從實驗上首次發現量子反常霍爾效應，首次利用分子束外延—掃描隧道顯微鏡等技術發現一類全新的FeSe/STO界面高溫超導體系。

　　所謂拓撲絕緣體，簡單地説，就是內部絕緣，表面導電的材料。近年哈佛大學學者在理論上提出拓撲絕緣體上可以實現反常量子霍爾效應，擅長于材料科學研究和實驗物理的薛其坤敏銳地撲捉到這一資訊，帶領團隊尋找製作拓撲絕緣體，他們嘗試國際同行的常規技術路線後，主動放棄，另辟蹊徑，採取“魚和熊掌兼得”的方案，在絕緣體上來生長導電材料，在國際上率先建立了拓撲絕緣體薄膜的分子束外延生長動力學，在原子水準上實現了對拓撲絕緣體薄膜樣品生長過程的精確控制，界面薄膜只有幾個奈米厚，肉眼幾乎看不到這種材料的存在。製作這種不同元素和不同結構的拓撲絕緣體，需要4種元素用一種叫“分子束外延”的方法一層一層生長起來。其中，4種原子如何配比，結構如何搭建，都十分複雜精妙。

　　在過去4年時間裏，他的研究團隊生長和測量了超過1000個樣品。一次次的生長、測量，一次次的挫折、調整，再生長、再測量……把實驗的每一步、每一個細節都力爭做到極致，把實驗技術發揮到極限。他們幾個月甚至更長時間才能克服一個困難，向目標推進一小步。功夫不負有心人，就是在經歷了這種頑強堅持和追求極致的過程，最終找到最佳的元素搭配與結構。2012年10月12日晚10點35分在製備的拓撲絕緣體樣品測試中首次發現了量子反常霍爾效應，2013年3月15日相關工作發表于《科學》，引起了國際轟動。這是量子霍爾效應家族裏最後一個有待發現的重要成員，這是近年來國際物理學界由中國科學家以無與倫比的精巧實驗和近乎完美的實驗數據完成的重大科學成果。

　　諾貝爾獎獲得者物理學家楊振寧先生評價他的成果：“這讓我想起很多年前接到物理學家吳健雄的電話，第一次告訴我在實驗室做出了宇稱不守恒的實驗，這個發現震驚了世界。今天薛其坤及其團隊做出的實驗成果，是物理學領域最近幾年一個重大的成果，這不僅是科學界的喜事，也是整個國家的喜事。”

　　量子反常霍爾效應解決了不用增加外磁場電子碰撞發熱的問題，未來在量子計算、量子資訊存儲方面有巨大的應用潛力，據此設計的新一代電子晶片，將會具有極低的能耗，這就是薛其坤及其團隊下一步追求的目標。

　　值得一提的是，早在1997年和2006年，趙忠賢和薛其坤曾經分別獲得何梁何利基金科學與技術進步獎，獲獎之後他們再接再厲，潛心研究，沉澱十年，再創輝煌，趙忠賢的高溫鐵基超導和薛其坤的量子反常霍爾效應，都是在獲獎之後又取得的新成果，是我國近年來在國際上處於領跑地位的前沿科學領域取得的重大科學成就，具有巨大的應用潛力。

　　今天，他們再次榮登何梁何利基金科學與技術成就獎光榮榜，這必將激勵我國更多的科技人員在創新驅動發展的大潮中敢於創新，勇攀科學高峰。（邵紅宇 任曉明）