松山湖畔風(fēng)乍起 科技之光耀中華
——記松山湖材料實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院物理研究所杰出研究員趙金奎

范佳樂(lè)

在粵港澳大灣區(qū)綜合性國(guó)家科學(xué)中心先行啟動(dòng)區(qū)內(nèi)，坐落著著名的松山湖生態(tài)景區(qū)。這里，蔥郁的荔枝林綿延起伏于峰巒疊嶂之間，清幽的小路蜿蜒消融在湖天一色盡頭。遠(yuǎn)處孤鷺攜朝霞共飛，近岸紫荊和黃花風(fēng)鈴爭(zhēng)艷。環(huán)湖高新科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)云集，塑造出一幅“科技共山水一色，新城與產(chǎn)業(yè)齊飛”的妙趣景象。

環(huán)抱著松山湖的是一條彎曲悠長(zhǎng)的濱湖路。路邊零星盤(pán)踞著蟠龍般的榕樹(shù)，偶爾又有纖細(xì)挺拔的翠竹簇?fù)碓谝黄?。在這條路上，經(jīng)常能看到一個(gè)騎行者的身影，他是松山湖材料實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院物理研究所杰出研究員趙金奎。每天騎行二三十公里，是他多年來(lái)養(yǎng)成并堅(jiān)持的習(xí)慣?！斑@里空氣清新，景色宜人，騎行可以讓頭腦清醒、使精力充沛”。“其實(shí)科學(xué)家的要求往往很簡(jiǎn)單，有一份你喜歡的工作、一個(gè)良好的創(chuàng)新環(huán)境、一個(gè)可以靜下來(lái)思考問(wèn)題的角落和一兩項(xiàng)自己的愛(ài)好就可以了?！绷攘葦?shù)語(yǔ)，勾勒出趙金奎的性格特點(diǎn)，而他口中所說(shuō)的工作，正是自己從事了30余年的中子散射和中子科學(xué)研究。

以大見(jiàn)小，見(jiàn)微知著——走進(jìn)中子科學(xué)的神奇世界

趙金奎在松山湖騎行

坐落在松山湖畔的松山湖材料實(shí)驗(yàn)室始建于2018年。實(shí)驗(yàn)室立足于建設(shè)成為有國(guó)際影響力的新材料研發(fā)南方基地、國(guó)家物質(zhì)科學(xué)研究的重要組成部分、粵港澳交叉開(kāi)放的新窗口。為此，實(shí)驗(yàn)室布局了公共技術(shù)平臺(tái)和大科學(xué)裝置、前沿科學(xué)研究、創(chuàng)新樣板工廠、粵港澳交叉科學(xué)中心四大核心板塊。實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分是中子散射，它也是材料研究的一個(gè)不可或缺的手段。松山湖材料實(shí)驗(yàn)室毗鄰并依托堪稱明星“科技之光”的中國(guó)散裂中子源。中國(guó)散裂中子源在2018年完成驗(yàn)收并正式投入運(yùn)行。它的建成填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)脈沖中子源領(lǐng)域的空白，使我國(guó)成為全世界第四個(gè)擁有脈沖式散裂中子源的國(guó)家。和松山湖材料實(shí)驗(yàn)室一起，它正成為松山湖科學(xué)城的基石，吸引著一大批科研人員慕名而來(lái)。

趙金奎正是在2018年加盟松山湖材料實(shí)驗(yàn)室的。在此之前，他是美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)散裂中子源小角散射項(xiàng)目研發(fā)的首席科學(xué)家，早前曾經(jīng)擔(dān)任過(guò)德國(guó)GKSS研究中心研究員，代理負(fù)責(zé)大分子結(jié)構(gòu)組的各項(xiàng)研究項(xiàng)目，在中子研究領(lǐng)域積累了深厚的功底。他曾經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)建造了世界散裂中子源上的首臺(tái)高通量、高性能的寬動(dòng)量域小角中子散射譜儀，并首創(chuàng)多項(xiàng)尖端中子技術(shù)，在諸多中子科技領(lǐng)域是國(guó)際公認(rèn)的專家。從1988年出國(guó)深造，到2018年全職回國(guó)，趙金奎在國(guó)外生活和工作了整整30年。在這30年間，不管是在生活還是工作和科學(xué)思想等方面，他都一直在吸取和學(xué)習(xí)不同文化的先進(jìn)之處。但內(nèi)心深處，總有一份最質(zhì)樸的反哺情懷，牽著他回到故土。

在國(guó)外工作期間，趙金奎一直與國(guó)內(nèi)保持著工作聯(lián)系。每次回國(guó)，他都會(huì)回到中國(guó)科學(xué)院物理所，學(xué)習(xí)和了解國(guó)內(nèi)科學(xué)發(fā)展的新動(dòng)向，也把他在國(guó)外學(xué)到的中子科學(xué)領(lǐng)域的新知識(shí)、新見(jiàn)聞介紹給以前的恩師和同事。在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，這些交流對(duì)他來(lái)說(shuō)受益匪淺。也正是這些長(zhǎng)期的工作聯(lián)系，讓他和中國(guó)散裂中子源結(jié)下了淵源。他曾先后在中國(guó)散裂中子源項(xiàng)目論證和立項(xiàng)初期，多次回國(guó)和物理所同事討論，為中國(guó)散裂中子源的設(shè)計(jì)參數(shù)選擇等方面提供了很多重要的咨詢和建議，促進(jìn)了中國(guó)散裂中子源項(xiàng)目的建設(shè)。

“國(guó)內(nèi)最近幾年來(lái)在科技方面的投入力度越來(lái)越大，對(duì)具有國(guó)際工作經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的海外科研人員的需求也越來(lái)越多。科學(xué)需要交流、合作才會(huì)有更深入和長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。隨著中國(guó)中子科學(xué)的發(fā)展，眾多科學(xué)領(lǐng)域尤其是材料科學(xué)對(duì)中子散射的需求也日益增大。我們?cè)絹?lái)越需要中子科學(xué)相關(guān)方面的專業(yè)知識(shí)和國(guó)際經(jīng)驗(yàn)。我恰好在中子散射和中子技術(shù)方面工作了多年，積累了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。我希望這些經(jīng)驗(yàn)可以讓國(guó)內(nèi)少走一點(diǎn)我自己走過(guò)的彎路，更快地趕超世界先進(jìn)水平。無(wú)論是出于自己的研究工作發(fā)展還是目前中國(guó)的發(fā)展需要，回國(guó)都是不錯(cuò)的選擇?！睙o(wú)論何時(shí)，身處何地，趙金奎都保持著一名科學(xué)家特有的實(shí)在、質(zhì)樸和真誠(chéng)。

什么是中子和中子散射？它的研究對(duì)國(guó)家和普通老百姓來(lái)說(shuō)有什么意義？對(duì)很多非專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，相關(guān)問(wèn)題或許會(huì)縈繞腦海亟需解答，但對(duì)投入中子相關(guān)研究30多年的趙金奎來(lái)說(shuō)，這些問(wèn)題正是自己畢生求索的意義所在。

自1932年中子被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，能產(chǎn)生高通量中子的中子源一直是科學(xué)家不斷努力追求的目標(biāo)。但中子究竟有何作用？從接下來(lái)的故事里，就可見(jiàn)一斑：1998年6月，德國(guó)一輛城際快車意外出軌，傷亡慘重。最終調(diào)查發(fā)現(xiàn)，事故的元兇竟然是老化的車輪。但車輪內(nèi)部我們看不見(jiàn)，也摸不著，何以判斷？這就需要具有強(qiáng)穿透力的中子。中子大科學(xué)裝置也被科技界稱為“探究微觀世界的‘火眼金睛’、科研利器和超級(jí)顯微鏡”。

眾所周知，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，X射線能拍攝到人體內(nèi)部的醫(yī)學(xué)影像，從而幫助判斷病情發(fā)展。而在材料學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域，科學(xué)家們也需要這樣的工具，它能像X射線一樣探究到材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)。中子不帶電、穿透性強(qiáng)、具有非破壞性，并能分辨輕元素、同位素和近鄰元素。這些特性使得中子散射成為研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的理想探針之一。

“對(duì)材料科學(xué)來(lái)說(shuō)，中子散射不是目的，而是我們探索微觀世界的一種研究手段和工具。隨著科技的進(jìn)步，我們?cè)谀蹜B(tài)物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、工業(yè)應(yīng)用等很多領(lǐng)域都對(duì)中子技術(shù)有相當(dāng)大的需求。比如在材料領(lǐng)域，無(wú)論是高溫超導(dǎo)材料、新型功能和智能材料，還是高溫合金材料、軟物質(zhì)材料，無(wú)論是有序的晶體材料、薄膜材料，還是無(wú)序的非晶和納米團(tuán)簇材料，中子散射都是一種能為我們揭示其內(nèi)部‘是什么樣的，又是如何工作的’這兩個(gè)終極問(wèn)題的有力手段。在我們解決科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題中，中子可以為我們提供一些其他方法無(wú)法提供的關(guān)鍵信息?！睂?duì)自己的研究工作，趙金奎如是詮釋。

在實(shí)驗(yàn)室

“科學(xué)有時(shí)會(huì)因其所需要和使用的科學(xué)裝置的大小，被分為大科學(xué)和小科學(xué)。但科學(xué)問(wèn)題卻不論大小，都同樣重要。中子散射是利用大科學(xué)裝置來(lái)解決‘小科學(xué)’問(wèn)題?！闭窃谥凶拥纳衿骥攘ξ?，趙金奎一步步跨入中子科學(xué)的探索大門，遨游于科研的海洋，以大見(jiàn)小，見(jiàn)微知著，成就了一段厚實(shí)的中子探索人生。

源于積累，成于創(chuàng)新——成就厚實(shí)中子探索人生

時(shí)光倒回到20世紀(jì)80年代。1981年，趙金奎考取南開(kāi)大學(xué)物理系，并于1985年考取中國(guó)科學(xué)院物理所攻讀碩士學(xué)位。從那時(shí)起，他在我國(guó)中子科學(xué)研究領(lǐng)域的主要奠基人——章綜院士的帶領(lǐng)之下，開(kāi)始介入中子散射和中子科學(xué)工作，至今已有30多年。

改革開(kāi)放初期，章院士領(lǐng)導(dǎo)中國(guó)科學(xué)院物理所從當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)的中子散射基地法國(guó)引進(jìn)了3臺(tái)中子散射譜儀，布置在位于北京房山的原子能科學(xué)研究院。那里有中國(guó)最早的高通量中子源——為國(guó)防建設(shè)、核科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)的第一座中國(guó)研究核反應(yīng)堆。趙金奎記得很清楚，當(dāng)時(shí)去房山還不像現(xiàn)在這樣便捷，去一趟原子能院得坐長(zhǎng)途汽車，再加上中途轉(zhuǎn)車，至少需要大半天。研究生期間，趙金奎和同學(xué)們很大一部分的工作就是圍繞這些中子散射譜儀開(kāi)展一系列研究工作，從最初的非彈性散射研究到后期的高溫超導(dǎo)材料研究。往來(lái)奔波雖然辛苦，但也為趙金奎日后從事中子相關(guān)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1988年，趙金奎研究生畢業(yè)，“可能是年輕時(shí)比較‘愣’，無(wú)知者無(wú)畏。當(dāng)時(shí)讀到一份會(huì)議報(bào)道文章，介紹德國(guó)GKSS研究中心（現(xiàn)名亥姆霍茲中心HZG）國(guó)際知名的Stuhrmann教授利用中子散射開(kāi)展生物方面的研究，瞬間覺(jué)得這項(xiàng)研究挺有價(jià)值，還很好玩，抱著試試看的心態(tài)，我就給Stuhrmann教授寫(xiě)了一封自薦信，表達(dá)了想去攻讀博士學(xué)位的愿望，沒(méi)想到被接受了”。機(jī)遇總是喜歡垂青勇于嘗試的人，自此，趙金奎踏上了出國(guó)的征程，推開(kāi)了新世界的大門。

趙金奎在德國(guó)一待就是8年，在這8年時(shí)間里，他完成了從深造到能夠獨(dú)當(dāng)一面的沉淀。其間，他接觸到了不少尖端和新奇的研究，其中最主要的還是利用中子散射研究核糖核酸的結(jié)構(gòu)?！昂颂呛怂崾侨梭w中的‘蛋白工廠’，分子量龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)時(shí)條件下，晶體結(jié)構(gòu)解析難度極大?！壁w金奎所在的團(tuán)隊(duì)利用樣品動(dòng)態(tài)核極化和中子散射，觀察到核糖體內(nèi)一些蛋白質(zhì)的位置和結(jié)構(gòu)。多年后，相關(guān)成果得到了高分辨核糖體晶體結(jié)構(gòu)研究的證實(shí)。而核糖體的晶體結(jié)構(gòu)研究也于2009年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。值得一提的是，在那次諾貝爾獲獎(jiǎng)的3位科學(xué)家中，其中兩位都曾與趙金奎在GKSS的團(tuán)隊(duì)開(kāi)展過(guò)研究合作。

因在管理方面展現(xiàn)的卓越潛力，趙金奎在完成博士工作但還沒(méi)答辯之前，就被任命為GKSS研究中心大分子結(jié)構(gòu)組的代理組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)小角散射儀和核極化樣品設(shè)備的運(yùn)行和組里的日常運(yùn)作，領(lǐng)導(dǎo)和管理約10人的團(tuán)隊(duì)和年預(yù)算約100萬(wàn)馬克的項(xiàng)目。多年沉淀，他積累了豐富的團(tuán)隊(duì)建設(shè)和領(lǐng)導(dǎo)方面的經(jīng)驗(yàn)。

攀登科研高峰永無(wú)止境，為進(jìn)一步拓寬自己的視野，1996年，趙金奎離開(kāi)德國(guó)前往美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究工作。兩年后，恰逢美國(guó)散裂中子源開(kāi)始籌建和正式立項(xiàng)，基于多年積累的豐富而扎實(shí)的中子散射研究經(jīng)歷，趙金奎作為第四位中子散射科學(xué)家加入該項(xiàng)目，并全程參與了項(xiàng)目的建設(shè)，由此開(kāi)啟了他人生中另一段重要的征程。

從1998年加入美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室到2018年離開(kāi)，在此期間，趙金奎主要負(fù)責(zé)散裂中子源小角散射項(xiàng)目及尖端中子技術(shù)的研發(fā)。十年磨一劍，礪得梅花香。其間，他作為首席科學(xué)家組織和領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)和建造了高性能寬動(dòng)量域小角中子散射譜儀。該譜儀融入了多項(xiàng)他首創(chuàng)的世界尖端中子技術(shù)，包括飛行時(shí)間框架跳越，譜儀與中子慢化器優(yōu)化匹配，真正彎曲的多通道中子導(dǎo)管，大面積高壓氦同位素探測(cè)器管陣，先進(jìn)的多用途斬波器及先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理等。這些創(chuàng)新使得他們所建的譜儀成為國(guó)際上第一臺(tái)世界級(jí)的飛行時(shí)間小角中子散射譜儀。而在此之前，高性能的小角中子散射譜儀都只建造在反應(yīng)堆中子源上。他們的成功改變了這種情況，為后來(lái)的飛行時(shí)間小角中子散射在國(guó)際其他散裂中子源上的應(yīng)用開(kāi)辟了先例，也包括在中國(guó)的散裂中子源。

接受采訪

“不積跬步無(wú)以至千里，不積小流無(wú)以成江海?！庇眠@句話來(lái)形容趙金奎的科研生涯，再合適不過(guò)。30年不斷積累，厚積薄發(fā)，最讓他充滿底氣和自信的就是這些年積累的扎實(shí)的理論技術(shù)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。正是這些居于前沿、扎實(shí)的理論技術(shù)體系和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幫他搭建起了科研的大廈。

在中子散射科學(xué)方面，趙金奎作為第一或通訊作者研究和發(fā)表了數(shù)十篇論文，論文總被引用次數(shù)逾五千。其創(chuàng)建的新的數(shù)據(jù)解析方法，使團(tuán)隊(duì)從動(dòng)態(tài)核極化中子小角散射實(shí)驗(yàn)中可以直接測(cè)定L3和L4蛋白在50S核糖體中的位置、不對(duì)稱性及其方向性。

趙金奎早年在動(dòng)態(tài)核極化及其在中子散射中的應(yīng)用領(lǐng)域積累的諸多創(chuàng)新成果，直接推動(dòng)了美國(guó)散裂中子源動(dòng)態(tài)核極化蛋白晶體衍射項(xiàng)目。受此影響，國(guó)際上的其他尖端散裂中子源，包括日本和歐洲，都在積極推動(dòng)相關(guān)的項(xiàng)目。由他所建立的激酶-A溶液結(jié)構(gòu)至今仍為生物化學(xué)家們提供著一個(gè)可靠的分子模型；其對(duì)激酶-G結(jié)構(gòu)變化的研究，更是至今一直被引用。

作為動(dòng)態(tài)核極化樣品專家，趙金奎曾參與歐洲核子中心的自旋繆子合作項(xiàng)目，為其提供關(guān)鍵性的核極化樣品技術(shù)服務(wù)。該合作致力于研究基本粒子的自旋結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)了核自旋的非對(duì)稱性，取得了諸多國(guó)際上公認(rèn)的重要結(jié)果。

“茍日新，日日新，又日新”，多年遨游在中子散射研究的海洋里，讓趙金奎更深刻地體會(huì)到創(chuàng)新的必要性。致力于新型中子散射技術(shù)的研究，他創(chuàng)建了多種創(chuàng)新型的中子散射技術(shù)和譜儀概念，包括全新的中子自旋回波共振技術(shù)、逆反幾何型布里淵非彈性中子散射儀、相位分辨中子干涉儀全息中子成像、邁斯納超導(dǎo)屏蔽下的中子自旋回波小角散射等。其中，全新的中子自旋回波共振技術(shù)比現(xiàn)有的中子自旋回波共振技術(shù)更加抗干擾且可有更高的分辨率。趙金奎和團(tuán)隊(duì)從理論上攻破了拉莫爾進(jìn)動(dòng)和無(wú)線電波共振兩種方法各有所長(zhǎng)，但又各有缺陷、很難將兩者結(jié)合的難題，成功建造出相關(guān)實(shí)驗(yàn)譜儀，為非彈性中子自旋回波共振開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)全新的科技領(lǐng)域。

中子慢化器的設(shè)計(jì)，尤其是它與譜儀的匹配，一直是國(guó)際上散裂中子源設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。在包括美國(guó)散裂中子源在內(nèi)的多數(shù)大型散裂中子源設(shè)施中，慢化器與譜儀的匹配都有待大幅度提高。趙金奎在相關(guān)方面進(jìn)行了深入的研究并得出了一套慢化器和譜儀匹配的理論。與此同時(shí)，他第一次系統(tǒng)地分析了長(zhǎng)、短脈沖散裂中子源對(duì)不同中子散射方法的優(yōu)缺點(diǎn)。相關(guān)成果可以大幅度增加中子散射譜儀的功能，提高散裂中子源的整體水平，也為未來(lái)散裂中子源的計(jì)劃和設(shè)計(jì)起到了引導(dǎo)作用。

在大型科學(xué)計(jì)算，尤其在并行蒙特卡羅計(jì)算方面，趙金奎也有諸多創(chuàng)新成就。他撰寫(xiě)及發(fā)表了多個(gè)大型科學(xué)軟件。這些軟件涉及中子譜儀的設(shè)計(jì)、中子散射的數(shù)據(jù)處理及大分子模型的計(jì)算等。成果將在中國(guó)散裂中子源中得到應(yīng)用，對(duì)散裂中子源中的相關(guān)項(xiàng)目起到直接的推動(dòng)作用。

“樹(shù)高葉茂，系于根深?！?0多年從國(guó)內(nèi)到國(guó)外跨越萬(wàn)水千山的積累探索，憑借扎實(shí)積累的韌勁和敢于創(chuàng)新的勇氣，趙金奎走在了中子散射探索研究領(lǐng)域的前沿。但當(dāng)來(lái)自故土的召喚響起，帶著一身的底蘊(yùn)積淀，他又踏上了歸程。

乘勢(shì)東風(fēng)，布局踐行——松山湖畔再啟征程

30多年在外歷練、沉淀，趙金奎一直堅(jiān)持每隔一兩年就回到中國(guó)科學(xué)院物理所拜訪一下自己的恩師，見(jiàn)一見(jiàn)曾經(jīng)的老師和同事?！?998年美國(guó)散裂中子源建立時(shí)，我們的國(guó)力還很落后，根本想不到國(guó)內(nèi)還能建起自己的散裂中子源。但是僅僅兩年后，這件事就被提上了議程，由我們材料實(shí)驗(yàn)室王恩哥理事長(zhǎng)當(dāng)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)下的中國(guó)科學(xué)院物理所負(fù)責(zé)，張杰院士牽頭研討中國(guó)散裂中子源的項(xiàng)目”。趙金奎回憶，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)專家聯(lián)系到正在參與美國(guó)散裂中子源建設(shè)的他，就建設(shè)中國(guó)散裂中子源征求意見(jiàn)，也正是在那以后，他在美國(guó)散裂中子源接待了多位中國(guó)科學(xué)家的實(shí)地考察，這些科學(xué)家包括王恩哥院士、路甬祥院士、白春禮院士、陳和生院士、嚴(yán)啟偉教授等。

從那以后，趙金奎加大了與國(guó)內(nèi)的溝通聯(lián)系，每年多次回國(guó)，協(xié)助國(guó)內(nèi)的專家和同事推進(jìn)中國(guó)散裂中子源項(xiàng)目的論證，就相關(guān)科技問(wèn)題作報(bào)告，為相關(guān)參數(shù)提供參考建議等。直到中國(guó)散裂中子源正式立項(xiàng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ添?xiàng)目并且建設(shè)步入正軌，他才減少了回國(guó)的次數(shù)。

即便如此，趙金奎一直謙虛地說(shuō)自己只是為中國(guó)散裂中子源項(xiàng)目最初的建立提供了一些自己的經(jīng)驗(yàn)和參考意見(jiàn)。但通過(guò)這些頻繁的溝通與交流，確實(shí)讓趙金奎看到了中國(guó)推進(jìn)中子相關(guān)研究的需求、決心和能力。

“中子很難獲取，需要大量的資金投入來(lái)建設(shè)龐大的儀器設(shè)備?！睋?jù)趙金奎介紹，高通量的中子源包括反應(yīng)堆和散裂源。其中，散裂中子源是由加速器提供的高能質(zhì)子轟擊重金屬靶而產(chǎn)生中子的大科學(xué)裝置。中國(guó)散裂中子源建成后，成為發(fā)展中國(guó)家擁有的第一臺(tái)散裂中子源，和正在運(yùn)行的美國(guó)、日本與英國(guó)散裂中子源一起，構(gòu)成世界四大脈沖散裂中子源。但與美國(guó)的散裂中子源相比，中國(guó)散裂中子源無(wú)論是資金投入還是設(shè)計(jì)功率都要少很多，這是基于我國(guó)當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的國(guó)情和實(shí)際需要。但中國(guó)的散裂中子源也有其特點(diǎn)：它在構(gòu)型和重復(fù)頻率上采用了獨(dú)特優(yōu)化的設(shè)計(jì)，能夠滿足我國(guó)大部分科研的需求?！耙虻刂埔?，走出特色”，成為中國(guó)散裂中子源的魅力所在。

中國(guó)散裂中子源的建設(shè)就像是一把利器，為我國(guó)在前沿材料科技研究和解決眾多“卡脖子”問(wèn)題開(kāi)辟了新的途徑。而松山湖材料實(shí)驗(yàn)室的建立，緊鄰和依托中國(guó)散裂中子源，正合天時(shí)、地利，也創(chuàng)造了人和，人才是科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

與愛(ài)人合影

“掌握材料，掌握未來(lái)”。松山湖材料實(shí)驗(yàn)室就是在這樣的信念下，由實(shí)驗(yàn)室理事長(zhǎng)王恩哥院士帶領(lǐng)創(chuàng)建的廣東省第一批省實(shí)驗(yàn)室之一。趙金奎所領(lǐng)導(dǎo)的中子科學(xué)平臺(tái)，旨在通過(guò)中子散射技術(shù)的研發(fā)和中子散射在材料科學(xué)中的應(yīng)用，解決目前我國(guó)在前沿科學(xué)和技術(shù)中的諸多“卡脖子”問(wèn)題。工欲善其事，必先利其器。自2018年加入松山湖材料實(shí)驗(yàn)室以來(lái)，趙金奎每天都過(guò)得很忙碌，推動(dòng)中子散射團(tuán)隊(duì)建設(shè)，開(kāi)展中子散射研究，同時(shí)，也協(xié)助中國(guó)散裂中子源完善中子散射譜儀。當(dāng)他對(duì)中國(guó)散裂中子源的譜儀布局進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)散裂中子源原有的20條中子束線中有3條可以分叉，在同一條中子束線上建造兩臺(tái)以上的譜儀。他把這一建議做了初步物理設(shè)計(jì)并交給了散裂中子源進(jìn)行下一步推動(dòng)。這樣的束線分叉可以把作為國(guó)家重大資源的散裂中子源的利用率提高15%以上。

“由于中國(guó)散裂中子源是一個(gè)中小通量的中子源，在中子通量和強(qiáng)度上無(wú)法和美國(guó)、日本及歐洲的大功率散裂中子源正面相比。因此，發(fā)展先進(jìn)的中子散射技術(shù)和方法，建立自己的特長(zhǎng)，是增加中國(guó)散裂中子源在世界上的競(jìng)爭(zhēng)力，達(dá)到和保持先進(jìn)水平的最好保障?！焙V定努力的方向，借助先前積累的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)驗(yàn)，趙金奎開(kāi)啟了新一輪的探索征程，包括進(jìn)行新型中子自旋回波共振中子散射技術(shù)的研發(fā)，提高拉莫爾進(jìn)動(dòng)和無(wú)線共振相結(jié)合的自旋回波技術(shù)的分辨率，超越現(xiàn)有國(guó)際先進(jìn)水平；利用相位分辨中子干涉儀全息成像進(jìn)行中子物理研究；發(fā)展和研究了自旋回波中子小角散射技術(shù)等。相關(guān)技術(shù)都屬于國(guó)際前沿且我國(guó)需求的先進(jìn)技術(shù)，如新型中子自旋回波共振中子散射技術(shù)利用極化中子散射，可以此來(lái)推動(dòng)和幫助極化中子在中國(guó)散裂中子源的發(fā)展；自旋回波中子小角散射技術(shù)是超小角散射，在工業(yè)、礦業(yè)、地質(zhì)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用等。

團(tuán)隊(duì)部分人員合影

人才是發(fā)展之本，深諳此意的趙金奎自加入松山湖材料實(shí)驗(yàn)室以來(lái)就把隊(duì)伍建設(shè)、培養(yǎng)人才的工作放在重要的位置，想方設(shè)法聚天下英才而用之。短短幾年時(shí)間，團(tuán)隊(duì)從海外聘請(qǐng)了近10位資深和中青年國(guó)際中子散射專家。值得一提的是，這些專家中多人有20年以上的工作經(jīng)驗(yàn)，多人入選國(guó)家高層次人才引進(jìn)項(xiàng)目。另外，團(tuán)隊(duì)還著力于引進(jìn)和培養(yǎng)年輕有為的青年科學(xué)家，整個(gè)團(tuán)隊(duì)還在不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)趨于合理。如今，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)形成了中子量子材料研究、中子結(jié)構(gòu)材料研究、中子軟物質(zhì)材料研究、中子能源材料研究、中子技術(shù)研發(fā)等主要前沿研究方向。隨著人才的引進(jìn)和團(tuán)隊(duì)的擴(kuò)大，團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)擴(kuò)展和細(xì)化研究領(lǐng)域和方向。

“不得不說(shuō)，相對(duì)北上廣深，東莞的人才吸引力還有待加強(qiáng)?！边@些年走過(guò)多個(gè)世界科研殿堂的趙金奎深知團(tuán)隊(duì)發(fā)展面臨的局限性。但他反復(fù)強(qiáng)調(diào)科研學(xué)術(shù)氛圍的重要性，這也是他最終選擇回到中國(guó)科學(xué)院物理研究所的根本原因。“這里官僚氣氛少一些，學(xué)術(shù)氛圍更濃一些，可以讓我全心全意地做自己喜歡做的科研，也可以與同行暢所欲言、碰撞交流，學(xué)術(shù)需要交流碰撞才能產(chǎn)生火花。”

多年的海外科研生涯，也讓趙金奎在決定回國(guó)的時(shí)候，感覺(jué)到對(duì)國(guó)內(nèi)的環(huán)境已然有些陌生?！暗业南敕ū容^簡(jiǎn)單，‘一桌一椅’，做能做的事情，做有用的事情。”趙金奎的這種人生態(tài)度經(jīng)常能影響到周邊的人，他開(kāi)玩笑說(shuō)自己是“連蒙帶騙”把團(tuán)隊(duì)里幾位資深專家請(qǐng)過(guò)來(lái)的?！艾F(xiàn)在松山湖的品牌已經(jīng)慢慢闖出來(lái)了，這其中松山湖材料實(shí)驗(yàn)室、散裂中子源等都作了很大貢獻(xiàn)，東莞也出臺(tái)了很多人才政策，雖然與廣州、深圳等地還有一定差距，但也在不斷完善中?！壁w金奎相信，一切都會(huì)向好的方向發(fā)展。

“中國(guó)這些年的發(fā)展速度非?？欤?0～20年的時(shí)間，在高尖端技術(shù)領(lǐng)域完成對(duì)世界先進(jìn)水平的追趕是有希望的，如果能進(jìn)一步完善機(jī)制、轉(zhuǎn)變思維，例如提高對(duì)開(kāi)創(chuàng)性研究的寬容度，在科研審批程序時(shí)去繁就簡(jiǎn)等，相信會(huì)有更好的發(fā)展。事實(shí)證明，很多大的創(chuàng)新會(huì)在冷門的研究領(lǐng)域里出現(xiàn)，所以前沿研究需要通過(guò)‘廣撒網(wǎng)’來(lái)尋找突破口。不是每項(xiàng)探索都會(huì)有所突破，但并不是說(shuō)他們的研究就沒(méi)有價(jià)值，他們的探索可以讓我們少走彎路；而精簡(jiǎn)科研審批制度，賦予科學(xué)家更大的自主權(quán)，可以讓科研人員專心做科研而不是疲于應(yīng)付其他事務(wù)?！彪m然對(duì)周邊的物質(zhì)環(huán)境并沒(méi)有過(guò)多的追求，但作為一名在海外科研殿堂工作多年的科學(xué)家，趙金奎也一直在用更全面的視角去看待時(shí)局的發(fā)展，且致力將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展理念帶回故土，希望能推進(jìn)科研生態(tài)環(huán)境的改變。

回故土的這些年，趙金奎也一直致力于良好科研生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，設(shè)立卓越青年學(xué)者基金吸引高水平青年學(xué)者前來(lái)開(kāi)展獨(dú)立研究，制訂合理的實(shí)驗(yàn)室管理制度，給科研人員充分的自主權(quán)，與中國(guó)散裂中子源密切合作，充分利用他的特長(zhǎng)和經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)散裂中子源后期譜儀的全面建設(shè)，協(xié)助散裂中子源在中子散射技術(shù)方面達(dá)到和保持世界先進(jìn)水平。

“我希望再過(guò)10年后，回過(guò)頭來(lái)看，發(fā)現(xiàn)自己還是做了一點(diǎn)有用的事情的。有用的事情可以定義得很高大上，也可以定義得很簡(jiǎn)單，對(duì)我來(lái)說(shuō)，所做的科研對(duì)國(guó)家有用、對(duì)社會(huì)有用、對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有用，哪怕只是一丁點(diǎn)，就是有意義的?！倍@也正是趙金奎跨越千山萬(wàn)水，以知天命之年堅(jiān)持回故土的本意。

松山湖畔，微風(fēng)乍起。盡管時(shí)間被越來(lái)越多的事務(wù)所占據(jù)，趙金奎依然每天堅(jiān)持騎行在濱湖路上。讓他感到欣慰的是，隨著越來(lái)越多志同道合的年輕科學(xué)家的加入，他的騎行隊(duì)伍也會(huì)越來(lái)越龐大……