一輩子都在尋找更好的超導(dǎo)材料

“中國‘高溫超導(dǎo)的年輕一代，不用像我一樣堅(jiān)持40年。給他們十幾年時間，就能獲得更有影響的成果。”1月9日，趙忠賢，這位在“高溫超導(dǎo)”領(lǐng)域卓有成就的中國科學(xué)院院士獲得了“國家最高科學(xué)技術(shù)獎”，這是我國科技界的最高榮譽(yù)。談到中國超導(dǎo)的未來，他寄望很高。

過去百余年世界超導(dǎo)研究史中，在兩次高溫超導(dǎo)領(lǐng)域的研究取得重大突破的關(guān)鍵時刻，趙忠賢帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)都“跑”在前列，他們獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了“液氮溫區(qū)高溫超導(dǎo)體”以及“發(fā)現(xiàn)系列50K（開爾文，熱力學(xué)溫度單位）以上鐵基高溫超導(dǎo)體并創(chuàng)造55K紀(jì)錄”。前者推動了國際相關(guān)研究的熱潮，趙忠賢因此于1987年獲得第三世界科學(xué)院TWAS物理獎，這是中國科學(xué)家首獲此獎；后者被授予Matthias獎，這是國際超導(dǎo)領(lǐng)域重要獎項(xiàng)。

幸福不會從天而降。在數(shù)十年沉心高溫超導(dǎo)研究的歲月里，趙忠賢的勤奮有目共睹——在67歲那年，他還曾帶領(lǐng)年輕人通宵攻關(guān)。作為我國高溫超導(dǎo)研究的奠基人之一，趙忠賢在科研上卻很“摳門”——他的設(shè)備是用自己“淘”來的閑置品改造而成的，他戲稱為“土炮”，語氣幽默，令人莞爾。

跌宕難阻守初心

趙忠賢1964年從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)技術(shù)物理系畢業(yè)，被分配到中國科學(xué)院物理研究所，除去搞國防任務(wù)的五年，一直從事超導(dǎo)研究，他所做的主要工作就是探索高溫超導(dǎo)體。

超導(dǎo)現(xiàn)象最早由一位荷蘭科學(xué)家于1911年發(fā)現(xiàn)，指某些材料在低于一定的臨界溫度下電阻為零的現(xiàn)象?！凹偃绯瑢?dǎo)現(xiàn)象能在常溫下實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)程超高壓輸電將沒有損耗，能節(jié)省很大電量。”中國科學(xué)院物理研究所所長王玉鵬說，醫(yī)療中常用的核磁共振儀器，其核心部件就用了超導(dǎo)磁體。

在探索十余年后，趙忠賢迎來了第一個科研高峰——1987年2月，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)高溫超導(dǎo)體，并在國際上首次公布其元素組成為BaY-Cu-O。國際上很多實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證了中國的工作，掀起了國際高溫超導(dǎo)研究的熱潮。

趙忠賢因此于1987年獲得第三世界科學(xué)院TWAS物理獎，他也成為首次獲此獎項(xiàng)的中國科學(xué)家，這一成果在1989年又獲得了國家自然科學(xué)集體一等獎。

隨后，低谷不期而至。20世紀(jì)90年代中后期，國際物理學(xué)界在通過銅氧化物超導(dǎo)體探索高溫超導(dǎo)機(jī)理的研究上遇到了瓶頸。國內(nèi)的研究也遇冷，有人轉(zhuǎn)投其他領(lǐng)域，但趙忠賢卻堅(jiān)持要坐“冷板凳”。

“熱的時候要堅(jiān)持，冷的時候更要堅(jiān)持?！睉浖斑@段往事，他說，“我當(dāng)時很正常，不癡迷也不呆傻。我認(rèn)為超導(dǎo)還會有突破，所以才堅(jiān)持?！?/p>

多年的堅(jiān)守之后，趙忠賢科研人生的另一個高峰出現(xiàn)在了“大家想都不敢想”的方向上——趙忠賢與國內(nèi)的同行分別打破了國際物理學(xué)界普遍認(rèn)為的40K以上無鐵基超導(dǎo)的“禁忌”。2008年，趙忠賢帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)不僅發(fā)現(xiàn)了系列50K以上鐵基高溫超導(dǎo)體，還創(chuàng)造了大塊鐵基超導(dǎo)體55K的紀(jì)錄，這項(xiàng)研究又為他贏得了國家自然科學(xué)獎一等獎，而他本人則在2015年被授予國際超導(dǎo)領(lǐng)域的重要獎項(xiàng)——Matthias獎。

在跌宕起伏之間，趙忠賢對“初心”的追逐從未變過，用他的話說：“我這輩子只做一件事，那就是尋找更好的超導(dǎo)材料?！?/p>

攀登還靠勤為徑

中國的一系列成果發(fā)布后，美國《科學(xué)》雜志曾發(fā)文盛贊：“如果以后再有更多的樣品和數(shù)據(jù)誕生于中國，我們不必感到驚訝”，“如洪流般不斷涌現(xiàn)的研究結(jié)果標(biāo)志著在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，中國已經(jīng)成為一個強(qiáng)國”。

然而，任何影響巨大的科研發(fā)現(xiàn)都不是隨手撿得。兩獲世界贊譽(yù)的背后，是趙忠賢數(shù)十年高溫超導(dǎo)研究中無數(shù)次制備、測試、分析、放棄、再重新開始的身影……

根據(jù)趙忠賢的回憶，1986年4月，瑞士科學(xué)家穆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)BaLa-Cu-O材料在35K時開始出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。9月底，他看到這些論文后，馬上與團(tuán)隊(duì)一道開始銅氧化物超導(dǎo)體研究。他們夜以繼日奮戰(zhàn)在實(shí)驗(yàn)室里，餓了就在實(shí)驗(yàn)室煮個白面條，累了就輪流在椅子上打個盹，廢寢忘食工作最終換來了他科研人生的第一次突破。

在2008年，他的第二次重大進(jìn)展出現(xiàn)前夕，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了在摻氟的鑭氧鐵砷材料中存在26K的超導(dǎo)性。隨即，有中國科學(xué)家把超導(dǎo)臨界溫度提到略高于傳統(tǒng)超導(dǎo)體的理論極限40K。趙忠賢則率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)很快將超導(dǎo)臨界溫度提高到50K以上，并創(chuàng)造了大塊鐵基超導(dǎo)體55K的世界紀(jì)錄，保持至今。當(dāng)時已經(jīng)67歲的他，在成果出現(xiàn)前夕還曾帶領(lǐng)年輕人熬了三個通宵。“現(xiàn)在可不敢熬夜了，身體受不了?！闭劶按耸?，趙忠賢并不當(dāng)回事兒，“別把我報道成勞模，我就是在做本職工作?！?/p>

人生至此，本已可安享晚年，趙忠賢卻依然堅(jiān)持著他的高溫超導(dǎo)研究，“我如今的工作重點(diǎn)有兩個，一是凝練學(xué)科方向；二是盡我所能為大家營造良好的學(xué)術(shù)氛圍?！痹谒露道铮€時常揣著一個小本，隨時記錄研究思路，“現(xiàn)在年紀(jì)大了，有什么想法得趕緊記下，怕忘記了”。

“摳門兒”有道暗得意

1987年的美國物理學(xué)年會，是趙忠賢一個難忘的記憶。當(dāng)時只有5個人受邀作特約演講，他是其中之一。向世界展示中國超導(dǎo)研究的重大突破，讓趙忠賢“感到光榮與驕傲”。

實(shí)際上，赴美國作報告前，趙忠賢用的設(shè)備還是他自制的“土爐子”。據(jù)中國科學(xué)院院士陳仙輝回憶：“當(dāng)時使用的是自己搭的設(shè)備，數(shù)量不夠，5個教授只能共用一臺設(shè)備輪流做研究?！钡w忠賢卻覺得那是一段“激動人心的日子”，因?yàn)椤捌D苦又快樂，每兩三天就有新成果出現(xiàn)”。而他并不介意跟別人共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備，“大家輪流用，還能提高使用率，節(jié)省經(jīng)費(fèi)”。

后來，在科研方向遇冷時，趙忠賢越發(fā)“摳門兒”起來。20世紀(jì)90年代，在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，趙忠賢認(rèn)定，“有錢的時候堅(jiān)持，沒錢的時候更要堅(jiān)持”。沒有合用的設(shè)備，他淘來處理品，自己改裝。有些設(shè)備老得連零件都買不到了，卻還一直作為項(xiàng)目組的基礎(chǔ)設(shè)備被使用。他說：“別小瞧我這‘土炮，管用著呢！”

守心皆因樂其中

從事高溫超導(dǎo)研究數(shù)十年，趙忠賢常被問：“一輩子就干了這么一件事，有時還很辛苦，不覺得枯燥嗎？”

“這是我的興趣所在，又能養(yǎng)家糊口，還有比這更理想的選擇嗎？”趙忠賢說，“就像有人愛打麻將，玩到半夜，是去睡覺，還是接著玩？肯定是接著玩嘛！”對他而言，做研究就像有些人愛玩麻將一樣，十分有趣，并不覺得辛苦和枯燥，“我們做科研，每天總感覺更接近真理，一旦發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、做出新材料、提出新問題，就像打麻將的和牌，也有大和、小和，多有意思”。

作為兩次領(lǐng)導(dǎo)科研團(tuán)隊(duì)獲得國家自然科學(xué)獎一等獎，發(fā)表論文400余篇，桃李滿天下的著名科學(xué)家，趙忠賢仍有遺憾，這就是未領(lǐng)先于日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鐵基超導(dǎo)材料。實(shí)際上，他的團(tuán)隊(duì)在1993年就研究過和鐵基超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相同的材料，只不過用的是銅，而當(dāng)時鐵元素被公認(rèn)為不利于超導(dǎo)。

“現(xiàn)在回過頭來看，如果當(dāng)時思想再解放一些就好了。”趙忠賢說，在他看來，搞科研最重要的一點(diǎn)是能夠迅速抓住問題的本質(zhì)，并駕馭自己的知識和能力去解決它，而不斷創(chuàng)新，則是保持興趣的重要因素。他時常勉勵實(shí)驗(yàn)室里的年輕人“什么都可以做，不怕失敗，要不斷創(chuàng)新、不斷嘗試”。

如今已76歲的趙忠賢希望能盡己所能，呼吁建立合理的評價體系，來為年輕人營造輕松的研究氛圍，“我也錯過了好多機(jī)會，我希望將自己的這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)分享給年輕科研工作者，讓他們能少走些彎路”。