赵忠贤院士的儿子 半个世纪的坚守—记中国科学院院士赵忠贤

原标题:半个世纪的坚守—记中国科学院院士赵忠贤

中国科学院院士赵忠贤。经济日报记者 佘惠敏摄

新中国成立以来,象征科技界最高荣誉的国家自然科学奖一等奖共颁发21次。2000年至今,该奖项9次空缺。有一位科学家和他的团队竟两次获得这个宁缺毋滥的大奖。

近日,《经济日报》记者采访了这位科学家——中国科学院院士赵忠贤。他在超导研究的岗位上坚守了半个世纪,并在相距24年的1989年和2013年里,与研究团队一起,两度荣获国家自然科学一等奖。

坚守,源于志趣

“把生计和兴趣结合起来,是人生的理想选择。我实现了这个目标。”说起半个世纪的坚守,赵忠贤首先感受到的不是艰辛,而是幸运。“我运气比较好,能上大学,工作又专业对口,大学学超导,分配的工作也是超导。社会给了我机会,让我做自己感兴趣的事,这很幸福。”

让赵忠贤感到幸福的超导研究是一个充满挑战与发现的领域。超导,即超导电性,指当某种材料处于一定的温度等条件下,电流可以在其中无阻地流动。从1911年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯在汞研究中偶然发现超导电性算起,超导研究历经百余年而魅力不减。

物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断,超导体的转变温度不能超过40K(约零下233摄氏度),这个温度被称为麦克米兰极限温度。40K麦克米兰极限温度能否被突破?世界各国的科学家做了无数次尝试。

突破了麦克米兰极限温度的超导体,被称作高温超导体。从1976年就开始研究高温超导的赵忠贤,在1986年读到《物理学》杂志上瑞士科学家贝德诺兹和缪勒发表的发现转变温度达到35K的铜氧化物超导体文章时,迅速确定了研究方向。

当年12月20日,赵忠贤等人在锶镧铜氧中实现了起始温度为48.6K的超导转变。1987年2月19日,赵忠贤等人又在钇钡铜氧中发现了起始温度高于100K、中点温度为92.8K的超导转变。5天以后,中国科学家正式公布了这一最新成果。

1989年度国家自然科学奖一等奖,就颁发给了在世界第一次高温超导研究热潮中做出突出贡献的我国物理学家们。

坚守,出于信念

突破了麦克米兰极限之后,全世界科学家们对超导材料的探索又一次陷入了迷茫。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。到上世纪90年代中后期,通过铜氧化物超导体探索高温超导机理的研究遇到瓶颈,超导研究热度降低,很多研究者转移到其他研究领域。

赵忠贤却矢志不移:“我很正常,不痴迷也不呆傻。我认为超导还会有突破,所以坚持。我当时是超导国家重点实验室主任,有责任把这件事做好。”

超导体有两个基本性质:零电阻和抗磁性。铁基化合物由于其磁性因素,曾一度被无数国际顶尖物理学家断言为探索高温超导体的禁区。但2008年2月18日,日本学者细野秀雄在《美国化学会志》上发表文章指出,氟掺杂镧氧铁砷化合物在26K时即具有超导电性。

“这个材料的结构和正常态的物理特点与我们长期以来的研究思路完全一致,能出现26K的超导性立刻引起了我们的共鸣。”基于多年积累,赵忠贤组采用轻稀土替换和高温高压合成技术,高效制备了一大批不同元素构成的铁基超导材料,并制作了相图。他们不仅率先使转变温度突破了50K,并发现了一系列50K以上的超导体,也创造了55K的铁基超导体转变温度纪录。国际物理学界认为这就形成了第二个高温超导家族。

2013年度国家自然科学奖一等奖,颁发给了在世界第二次高温超导研究热潮中勇立潮头的我国物理学家们。

坚守,始于梦想

年过七旬,两获大奖,人生至此,一般人已可安享晚年,赵忠贤却依然坚持着他的超导研究。他的心中,还有着更为宏伟的梦想:“第一次热潮,最原创的工作是瑞士的;第二次突破,最原创的工作是日本的;到今天,我们的目标就是做超导中最原创的贡献。”

在赵忠贤看来,要做最原创的贡献,必须有新的思想,有自创的研究设备,这样才可能发现新材料、新现象、新效应,在这些基础上,再提出新概念。“新材料、新现象、新效应,很容易被国际同行承认,但新概念很难。美国提概念,全世界跟着走,这就是实力。中国真正科技强大的标志,在于你有新的思想和新的概念,能让全世界跟着走。这很不容易做,但我们必须要做。”

赵忠贤说,“经过几十年的努力,我国在超导领域的研究属国际一流水平。有这么大进步和国家大环境有关。大环境稳定,有相对稳定的经费支持,这是超导研究取得重大成就的基础。”他认为,随着我国综合国力的增强和科研整体实力的提升,今后基础研究方面将会取得越来越多的成果。

科技强国的梦想,正是千百个赵忠贤这样的科学家们坚守一生的动力。在他们眼中,这个梦想才刚刚开始实现,因而坚守也就必须持续到底。(经济日报记者 佘惠敏)