◎文/冀鲁
赵忠贤:五十年做精一件事
◎文/冀鲁
赵忠贤在翻阅资料
“忠诚超导数十载,后学尽忙挠耳腮。哲贤升温铜雀台,人皆仰止齐喝彩。前征途中觅铁开,楷法自然非意外。辈辈概从磁中猜,模模均朝机理开。”
这是中科院物理所超导八组全体成员恭贺赵忠贤七十寿辰时的祝辞。短短八行诗,道出了同仁后辈受其潜移默化并仰佩崇敬的心声,也浓缩了赵忠贤一生的奋斗历程。
赵忠贤是我国著名物理学家、超导专家,中国科学院院士、第三世界科学院院士,担任超导国家重点实验室主任,专门从事低温与超导研究,探索高温超导电性研究。曾荣获2015年马蒂亚斯奖,这是中国大陆科学家首次获得该奖项。
1941年1月30日,北方极寒之时,赵忠贤出生于辽宁省新民县。那是个艰苦的年代,教育资源十分匮乏,几个县只有一所中学。赵忠贤酷爱读书,一直坚持读到高中。他所在的学校有个传统——特别重视体育,每天必须跑步,一年四季,天天如此。学生们对体育老师“恨”得不得了,可老师压根不理。赵忠贤后来回忆说,就这样坚持下来,不仅培养了吃苦的精神,也强健了筋骨,给身体打下了好底子,不然,后来哪有那么多的精力、那么好的体力搞科研。
少年时代的赵忠贤被国家提出的“向科学进军”的号召深深影响着。他偶然得到一本苏联杂志,上面介绍的卫星、火箭、半导体等科技方面的新进展深深吸引着他,让他不仅对科学产生了浓厚的兴趣,心中也有了让中国成为科技强国的渴望。1959年,赵忠贤如愿被中国科学技术大学技术物理系录取。几载春秋苦读,1964年大学毕业后他被分配到中国科学院物理研究所,在洪朝生任组长的研究组从事超导研究。酷爱钻研的赵忠贤很快在物理所崭露头角,成为所里重点培养的青年才俊。
这一干就是五十多年,并最终结出了硕果——2017年1月9日,2016年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行,赵忠贤荣获2016年度国家最高科学技术奖,习近平主席亲自为他颁了奖。
“我觉得,我一辈子就做了一件事,但是并不枯燥,因为超导研究充满挑战与发现。能将个人的兴趣与生计结合起来,是最理想的选择,这有多快乐!”
“科研工作者,最幸福的就是每天都在逼近真理。我每研究一段时间后就能看到新的东西,就是一个崭新的世界。每个人对幸福的感觉不一样。能够看到崭新的世界,我就感到很幸福,很高兴。虽然有时生活苦一些,干活累一些,但我在做自己愿意做的事,就感到很快乐。”
谈起超导研究为他带来的快乐,赵忠贤的眼中闪烁着光芒,脸上露出孩子般真诚的笑容。
“文革”期间,超导研究受到很大影响,大部分基础研究被迫停止。1973年,经周恩来总理批示,一批年轻学生和学者被派往国外学习。赵忠贤被从干校召回,于第二年到英国剑桥大学进修,接触到了世界超导研究最前沿的知识。1975年回国后,赵忠贤就提出要“探索高临界温度超导体”(简称“高温超导体”)。
所谓“高温超导体”,是指临界温度在40K(约零下233摄氏度)以上的超导体。麦克米兰根据获1972年诺贝尔奖的BCS理论计算,认为超导临界温度最高不大可能超过40K,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”。
经过调研和缜密思考,赵忠贤支持少数理论家对国际广泛认同的麦克米兰极限提出挑战。1977年,他在《物理》上撰文阐述自己的观点,指出结构不稳定性又不产生结构相变可以使临界温度达到40-55K,进而提出复杂结构和新机制在某些情况下甚至可以达到80K。赵忠贤作为当时极少数的“归国人才”得到了支持,开始在全国组织和推广“探索高临界温度超导体”研究,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。
1986年底,赵忠贤的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。一时间,世界物理学界地动山摇,传统理论的崩塌让“北京的赵”多次出现在国际著名的科学刊物上。
就在这次突破中,赵忠贤团队还发现了70K的超导迹象,但当时国外的研究组没人能够重复70K迹象,海外有学者质疑中国的结果。赵忠贤他们却意识到:名义上“同样的体系”只是基本化学配比相同,但实际成分是不同的——他们的实验样品用的原料是1956年公私合营的工厂生产的,含有很多杂质。这启发他们注意到,可能是杂质发挥了某种作用,从而导致70K迹象的出现。于是,他们开始主动“引入杂质”。1987年2月19日深夜,终于在钡-钇-铜-氧中发现了临界温度93K的液氮温区超导体,24日中国科学院数理学部举行新闻发布会宣布了这一发现并在世界上首次公布了元素组成。25日出版的《人民日报》报道了这一消息,世界各大通讯社纷纷转载,在世界上刮起了一阵液氮温区超导体的旋风。赵忠贤作为五位特邀报告人之一参加了美国物理学会三月会议,这标志着中国物理学家走上了世界高温超导研究的舞台。赵忠贤变成了在国际物理学界代表中国的符号。
赵忠贤所在集体因此荣获1989年度国家自然科学集体一等奖,他也作为团队代表获得了第三世界科学院物理奖,这大大提升了中国物理学界的国际地位。
如果说艰苦奋斗不易,那辉煌中的冷静和辉煌后的踏实则更为难得。获得许多奖励和荣誉的赵忠贤没有被巨大的成功冲昏头脑。他继续潜心研究20年,终于带领中国团队再次引领世界热潮。
2008年,日本科学家Hosono报道在镧-氧-铁-砷体系中存在26K的超导,与赵忠贤的新思路是一致的。他立刻意识到这一类铁砷化合物很可能是新的高温超导体,于是提出了高温高压合成结合轻稀土元素替代的方案,并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岁的高龄三次带领年轻人几乎通宵工作,完成了初期最关键的三篇论文。
美国《科学》杂志三次报道赵忠贤研究小组的工作,而小组的成果作为“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,获荣2013年度国家自然科学一等奖。
五十多年前,当那个年轻的赵忠贤孤身一人背起行囊来到北京的时候,中国的超导研究才刚刚起步,高温超导更是天方夜谭。如今,古稀之年的赵忠贤身边已经凝聚起一支世界领先的中国高温超导研究队伍,中国的高温超导研究已经走在了世界的前列。
今天,象征着中国科技领域最高荣誉的国家最高科学技术奖授予赵忠贤,不仅仅是表彰他本人的杰出贡献,更是期待着受他影响的几代青年科学家能够在前人的基础上更进一步,在未来第三次高温超导突破中取得新的成就,为祖国科技事业发展贡献力量。
本栏编辑/厉飞 邮箱/qilulf526@qq.com