赵忠贤：探寻超导世界“新高度”

◎ 本刊记者 刘 辰

赵忠贤：探寻超导世界“新高度”

◎ 本刊记者 刘 辰

艰苦岁月，坚守科研

赵忠贤1964年从中国科技大学毕业分配到中国科学院物理研究所，在他的回忆里当时的科研条件是艰苦的，却又是快乐的。这段求学经历让赵忠贤在日后的科研中学会了如何在最艰难的条件下坚持科研，如何在设备差、经费少的情况下依然把科研成果做得漂亮。

20世纪80年代，赵忠贤在科研条件极其简陋的情况下开始研究铜氧化合物超导体。由于当时国内工业基础薄弱，无法买到高纯度的原料，所用的原料杂质很多，在复现70K超导迹象的过程中，赵忠贤最早注意到杂质对超导实验结果的影响，判断一些杂质对超导发挥了作用。他于是主动“引入杂质”，在综合考虑有关想法的基础上建议并坚持的“在Ba基的、多相的体系中，用Y取代La”的方案取得了基本共识并得以实施。

同行们评价赵忠贤时总要提到他的“特殊能耐”——他总能利用一切可利用的资源，把科研先做起来。

超导不“高冷”

超导被认为是20世纪最伟大的科学发现之一，指的是某些材料在温度降低到某一临界温度，即超导转变温度以下时，电阻突然消失的现象。具备这种特性的材料称为超导体。

超导体在航空航天、信息通讯、能源存储等领域有着重要应用前景。国内已经有电厂使用超导技术，在国外，德国利用高温超导磁体的涡流加热技术，将铝材热加工的电能转化效率提高30%。一旦超导技术得到广泛的应用，将为人类创造相当可观的效益。日本已计划在2027年开始运行采用超导的时速500公里的磁悬浮列车新的新干线。自1911年人类发现超导以来，诺贝尔奖已5次颁发给10位研究超导的科学家。

经过这么多年全世界数代科学家的努力，超导研究中最重要的两个问题一直待攻克：怎样找到临界温度更高、更适于应用的超导体？超导体为什么会超导，它的机理到底是什么？这也是赵忠贤眼中中国超导未来的发展方向。

2016年9月，我国研制出全球首根百米量级铁基超导长线。这一消息在业内引起极大的轰动。它被认为是铁基超导材料从实验室研究走向产业化进程的关键一步，在美、日、欧等国家的铁基超导线制备还处于米级水平的时候，我国已走在世界最前沿。这一切，与中科院院士、物理学家赵忠贤八年前在铁基高温超导研究上实现的突破是分不开的。

半个世纪以来，赵忠贤的名字一直与我国超导发展紧密相连。他在我国最早提出要探索高温超导体；最早建议成立国家超导实验室；他在高温超导研究出现的两次重大突破中都作出了重要贡献，代表中国站到国际物理学界的大舞台；他的研究成果曾两次获得科技界最受瞩目的荣誉之一国家自然科学奖一等奖……

“北京的赵”蜚声学界

1987年，赵忠贤的研究推翻了传统理论，向世界证明超导临界温度可以超过40K。一时间，世界物理学界震动了。“北京的赵”出现在国际著名物理学刊物上……

人性，顾名思义，指人的本性，英文是humanity,含义是指作为人应有的正面、积极的品性。所谓“人性化”就是在提供服务之前，考虑到我们所提供的服务，其使用者是人，而人性化服务，就是在服务中把“以人为本”作为服务指导思想，服务活动中体现人性、给予人情味，人的尊严受到重视，人的价值得以充分实现与发挥，追求的目标达到满足人的需求，实现人文关怀，创造完美与和谐的社会作为服务活动的最终目的。

1986年，欧洲科学家柏德诺兹和缪勒发表了镧—钡—铜—氧体系可能存在35K超导的工作。当时国际超导主流尚未认可这篇论文，而赵忠贤和其他少数几个学者对柏德诺兹和缪勒的论文产生了兴趣。该文中提到的“杨・泰勒”效应与赵忠贤1977年文章中提到的“结构不稳定性又不产生结构相变会导致高的超导温度”产生共鸣，促使他立刻组织团队。在科研条件相对简陋的情况下，开始研究铜氧化合物超导体。

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开始，超导研究一直吸引着全世界物理学界的目光。麦克米兰根据1972年诺贝尔奖的BCS理论计算，认为超导临界温度不大可能超过40K（约零下233摄氏度），他的计算得到了国际学术界的普遍认同，40K也因此被称作“麦克米兰极限”。为了突破40K麦克米兰极限温度，世界各国的科学家多年以来不断尝试，赵忠贤做到了。1986年底，赵忠贤团队和国际上少数几个小组几乎同时在镧—钡—铜—氧体系中突破了麦克米兰极限，获得了40K以上的高温超导体。

赵忠贤的研究成果向全世界证明超导临界温度是可以超过40K的。赵忠贤被称为 “北京的赵”，出现在国际著名物理学刊物上。

此后，仍在北京的实验室里埋头苦干的赵忠贤“乘胜追击”——1987年2月19日深夜，他的团队独立发现了临界温度93K的液氮温区超导体，并在国际上首次公布其元素组成：钇—钡—铜—氧。这一突破性的发现让赵忠贤团队因此荣获1989年度国家自然科学奖一等奖，他也作为团队代表获得了第三世界科学院物理奖。

时隔20余年再掀高潮

2008年，赵忠贤带领团队将铁基超导体的临界温度提高到50K以上，创造了55K的纪录并保持至今，实现了高温超导研究领域的第二次突破……

赵忠贤提出了高温高压合成结合轻稀土元素替代的方案，带领团队很快将铁基超导体的临界温度提高到50K以上，创造了55K的纪录并保持至今，为确认铁基超导体为第二个高温超导家族提供了重要依据，实现了高温超导研究领域的第二次突破。在这期间，他以67岁的年纪3次带领年轻人几乎通宵工作，完成了初期最关键的3篇论文。

赵忠贤的铁基超导研究得到了国内外的高度评价。美国《科学》杂志3次报道赵忠贤小组的工作，予以充分肯定。赵忠贤小组的成果作为“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”的重要部分，荣获2013年度国家自然科学奖一等奖。

赵忠贤在铁基超导研究中的突破让铁基超导材料走向应用成为了可能。铁基超导材料在工业、医学、通讯、国防等诸多领域具有广阔的应用前景，被认为是最具发展前景的新型高温超导体之一。

坚持终将有收获

1986年底到1987年初，赵忠贤和同事们夜以继日地奋战在实验室中。饿了，就煮面条；累了，轮流在椅子上打个盹。在最困难的时候，他们充满信心，相互鼓励：“别看现在这个样品不超导，新的超导体很可能就诞生在下一个样品中。”最终赵忠贤等到了。

在赵忠贤看来，搞科研最重要的一点是能够迅速抓住问题的本质，并驾驭自己的知识和能力去解决它。他说：“如果说我做科研有什么优势，那就是我的科研直觉比较准，我能够感觉到正确的方向在哪里。而这种科研直觉来自于大量的经验，来自于在长期坚持后的积累，长期积累的升华吧。”

赵忠对学生们说，不要只盯着论文，要真的去解决科学问题；坚持十年，一定会有突破。现在社会上各种诱惑很多，好像很多选择都比做科研赚钱，但如果选择了科研这条道路，不妨安下心来，坚持一下，我相信你们坚持十年一定会有重大突破。