陈创天让美国『憋屈』 15年的晶体大师

文/刘驰

陈创天，他的名字可能大部分中国人听都没有听过，可在大洋彼岸的美国人，不仅知道他，还咬牙切齿地念着他的名字。他是中国科学院院士，是国家重大科研装备研制专项“深紫外固态激光源前沿装备”首席科学家之一，该项目的完成使我国成为目前世界上唯一能够制造出实用化、精密化全固态激光器并成功应用于前沿装备的国家。他因此获得了2019年国家最高科技奖提名，可他没能等到奖项揭晓的那一天，就在2018年10月31日这天静悄悄地走了。

在物理科学领域，有这样一项关键的核心技术，被陈创天死死“锁”了15年！KBBF晶体——一个像冰糖一样的晶体，就是陈创天带领团队合成的，让美国“憋屈”了15年。别看它只有硬币大小，它却是芯片制造、激光制导，甚至激光武器的核心部件！这块小小的晶体背后是陈创天院士长达几十年默默无闻的奉献。

晶体，与人类的关系一直很密切。自古以来，宝石和水晶的光彩备受人类青睐，但是直到1912年科学家劳尔用X射线对晶体进行了衍射实验后，晶体的内部结构及本质才开始被人们揭示出来。随着科技的高速发展，人们需要多种多样具有特殊性能的晶体，人工制造晶体便应运而生了。20世纪60年代激光的出现，使探索和研制高效、宽谱及具有极广泛实用价值的紫外线非线性光学晶体，成为各国材料科学家们共同的奋斗目标。我国政府也非常重视新型晶体的研究。

1937年2月18日，陈创天出生在浙江省门头村的一个爱国知识分子家庭，自幼接受了很好的教育。新中国成立后，为了支援东北建设，陈创天随着做会计师的父亲全家迁至辽宁省沈阳市。1954年，陈创天完成初中学业后，考入重点中学沈阳二中读高中。

上世纪50年代中期，物质生活还很困难，陈创天和10多个同学挤一间宿舍，只能吃高粱米小豆饭。陈创天却一直很乐观，他坚信中华民族“必有立足于世界民族之林的能力”。在一次物理课上，陈创天被老师讲的“以太论”深深地吸引了。老师说引力场不是“物质”，物体之间的引力不靠物质传播。这种当时颇为新颖的观点在陈创天的脑中挥之不去，他琢磨着，两个物体之间的相互作用怎么能不通过中间介质来实现呢？这种对学问的好奇心，促使陈创天跟物理打上了交道。

1956年，陈创天如愿考上了北大物理系。这时的北大大师云集，黄昆、褚圣麟等中国物理界先驱，成了陈创天的老师！在大师们的教导下，陈创天不仅学了扎实的理论物理，还确定了自己毕生的追求：“立志成为中国科学事业的栋梁，为中国科学技术赶上国际先进水平而努力奋斗一生！”

1962年，陈创天从北京大学物理系毕业，成绩优异的他被北大推荐到中国科学院华东物质结构研究所（现改名为福建物质结构研究所），在卢嘉锡所长的指导下开始了为期三年的化学学习，其后又专注于非线性光学材料的研究。

1965年，陈创天经过慎重考虑，决定主攻当时中国落后世界十几年的非线性光学材料研究。非线性光学材料应用范围很广，小到医学上的激光治疗，大到国防领域的精确制导技术，可光学材料的研发特别困难，这世界上有多少物质，就有多少种材料，陈创天要做的，就是从数以亿万计的材料中，挑出能够为人类服务的几种。这项工作“不需要天赋”，只需要耐得住枯燥与寂寞。从此陈创天就陷入了计算与实验的“沙漠”。

研究工作在我们外人看来是非常枯燥的，可陈创天却乐在其中。一年到头，他几乎没有星期天，没有节假日，即便是大年三十，他也在办公室里查找文献，直到保卫人员在检查安全时招呼他，他才醒悟过来，该回家吃年饭了。

陈创天在1968年首次发现了著名的阴离子基团理论。功夫不负有心人，这样的潜心研究终于获得了回报。1976年，他提出的非线性光学效应的阴离子基团理论享誉国际。1977年陈创天被卢嘉锡正式任命为非线性光学材料探索组组长，开始了系统深入的研究。10年之后正是这个理论，让陈创天有了重大发现：在硼酸盐化合物体系中，很可能有新一代非线性光学晶体。

当时，世界上所有的非线性光学晶体材料均为国外发现，中国尚未研发出自己的晶体。“所有晶体材料都是像贝尔实验室那样的国际顶尖的科研单位搞出来的，我们行吗？”在1974年召开的全国晶体生长学术会议上，有人提出了质疑。

两年的研究之后，陈创天团队首次发现并合成了具有很强非线性光学效应的BBO晶体，这比当时美国人用的ADP晶体效果要好4到5倍！1983年陈创天向国际报告了这一发现，整个激光界的大师都为之震惊！他们难以相信，中国竟还有这么先进的材料技术！

1986年9月，第14届国际量子电子学会议和激光与电光会议在美国旧金山召开，来自世界各地的4000多名专家参加了这一新技术领域的盛会，陈创天带着他的BBO晶体，在大会上作了仅仅15分钟的发言，却引发持久不息的掌声。

国际学术界的震动，就像汹涌的波涛，迅速冲击了高技术产业部门。美国有关部门在综合分析后惊呼，在新型非线性光学晶体材料探索研究方面，美国已落后于中国。

经过加工后只有指甲盖大小的BBO晶体，就像一小片有机玻璃，它的价格要比黄金贵几十倍，每小块售价约3000美元。尽管如此，中国人自主研发的BBO晶体还是一下子成了“热销”品，当时世界上80%的BBO都是madeinChina！这时候，陈创天带领团队，又悄悄地向前迈出了一大步。

当时在国际上有这样一种说法：激光的波长不可能小于200纳米。然而在1990年的时候，陈创天的团队发现了一种名为KBBF的晶体，由它产生的激光波长最短184.7纳米，又是经过6年多的实验，他们成功地合成了KBBF晶体，深紫外时代自此开启，这种晶体一面世就在国际上引发震动。

芯片光刻技术、超导测量等前沿科技的核心部件都使用KBBF晶体，KBBF晶体一时间成了抢手货，有时候一小块就高达几万美元！美国还将中国的KBBF晶体视为战略物资，用于军事用途，美国的激光反导机用的就是KBBF晶体。2009年，中国禁售KBBF晶体，美国一下子慌了，小到教学科研，大到激光武器的制造，跟KBBF晶体有关的项目，竟都一时“哑火”！

科罗拉多大学的物理学家丹尼尔，视KBBF晶体为“最宝贵的财产”。由于发生激光会损耗晶体，他舍不得轻易使用KBBF，实验室里一台价值10万美元的镭射装置成了永远不开机的“废铁”……2009年《自然》杂志甚至刊载了一篇名为《中国藏起了这种晶体》的文章大吐苦水。有人找陈创天以高价买KBBF，得到的回答很简单：不卖。美国希望用极高的薪水聘用陈创天，结果答复也很简单：不去。美国人没辙了，只能学习我们艰苦奋斗的精神，也开始“自主研发”。然而美国晶体光电主席发现，仅仅是复制一台陈创天用2万美元做出来的仪器，美国人就多花费上百倍，而且还不一定能成功！不知投入了多少人力物力财力，美国终于在2016年宣布研制出了KBBF晶体，终于在该晶体禁售15多年后，“打破了中国的封锁”。

在美国人着急研发的时候，陈创天也没有闲着。在2015年8月，陈创天的团队宣布发现新型材料LSBO晶体，有望成为下一代激光材料……

陈创天说，现在液晶电视的色彩，只能反映自然界颜色的45%，而下一代将是激光电视，利用三基色激光，可反映自然界超过70%的色彩，色彩饱和度更好，其中的绿光就是通过LBO晶体的倍频产生的。另外，通过我国生产的掺钕钒酸钇晶体和磷酸钛氧钾晶体倍频产生的绿光被广泛应用于投影仪中，影像效果更好；利用KBBF晶体倍频产生的193纳米光源，也正应用于大规模集成电路光刻技术中。同时，为了保护自己的科研成果，陈创天研究组为LBO申请了专利。“目前中国LBO晶体的销量占全世界80%以上，年销售额超过700万美元。”陈创天说，真正有用的成果是一定会创造价值的。

桃李不言，下自成蹊。这位为祖国材料研发孜孜不倦的学者，不但著书立作，将他的学术成果和研究经验留给后继者，同时也培养了一批包括两院院士、“杰青”“百人”等在内的科研才俊，为祖国科学事业的发展种下希望。

在上世纪80年代，在BBO晶体大卖的时候，陈老拿着每月147元的工资，给国家创造了百万外汇。陈老的生活并不算富裕，然而他为了喜爱的科研，却“大手大脚”。他曾经去北大医院看病，偶然看见临床医学生宣誓从医的场景，就萌生捐资帮助医生成长的念头，他委托妻子俞琳华将二人的毕生积蓄100万元捐给医院用于神经科学研究。

在2018年1月初，陈创天院士获得国家最高科技奖提名，他也很有可能在2019年初获此殊荣。可在刚刚过去的10月31日，这位曾让美国“憋屈”了15多年的院士，因病永远离开了我们，享年82岁。

陈老在世时，曾经在报纸上这样撰稿：“要投身于科学事业，首先就要下定决心，把此生无私地奉献给科学，奉献给祖国，奉献给人民。”这位为祖国科研事业贡献一生的老人，直到暮年仍旧心系祖国科研事业，为国为民！陈创天跟所有的科学家一样，只求默默无闻贡献，不问身后功与名！