做学问也能精忠报国

李曼

2021年4月21日，先进材料创新与应用发展峰会在成都成功召开。作为磁学与磁性材料学家，中国科学院院士都有为受邀参加论坛并作主旨演讲。繁忙的科研和教学工作之余，他每年都会抽时间参与科普活动，向社会公众科普传播磁学知识，为我国磁性材料领域深耕贡献力量，传递科学创新、科研报国的正能量。

稀疏的花发散落在头顶，透过厚厚的镜片，会迎上他充满睿智的眼睛，已是耄耋之年，却依旧神采奕奕，思维敏捷。每一次的演讲稿，都有为都要反复琢磨，只为讲出新意，将最前沿的磁学发展方向带给听众。他穷其一生钻研磁学，密切关注着我国的磁学发展，从落后到一路赶超，少不了他奋斗的身影。

精忠报国之志

早在春秋战国时期的《管子·地数》篇里，就有记载“上有慈石者，其下有铜金”，这也是我国最早关于磁的记载。随后，中国人还发现了磁石吸铁、同性相斥的特性并且制造出了我国四大发明之一指南针。然而，很长一段岁月中我国的磁学事业并没有实质的进展，世界上在磁学方面的重大研究与突破几乎全部来自于国外。

中国磁学发展逐步得到重视是在20世纪50年代，南京大学是最早开展磁学研究的五所高校之一。此时国内磁学领域的科研成果屈指可数，条件十分简陋，甚至连基本的实验设备都没有。但是，都有为并没有觉得做科研艰难，反而越来越享受科研事业带给他的快乐，能有如此豁达的心态，还要来自于他少年时代的精忠报国之志。

都有为算是出身于书香门第，家中藏书众多，也因此从小养成了阅读的好习惯，在书籍的海洋中他汲取到了许多知识，更是得到了心灵的慰藉。对他影响最深的，就是《岳飞传》。都有为生在杭州市茅家埠，距离岳飞墓只有2公里的距离，他常常到那里去游走，岳飞精忠报国的故事更是深深烙印在年少的都有为脑海中。从那时起，他就立下志向，作为中国人，就要为中国干一番事业。

这样的志向不仅来自于书中，也来自于家庭对他的影响，他的二哥都锦生就是他最好的榜样。都锦生被誉为爱国民族实业家，不仅在家乡兴办小学，还资助贫困学子上学甚至出国深造，更是利用自己机织专业的知识，独辟蹊径，利用不同颜色的丝绸织成一幅风景画，首创丝织风景，获得了国际博览会金奖。二哥敢于创造创新的经历让都有为受益匪浅，一腔热血亟待挥洒，同时他也认识到要干一番事业，创新性尤为重要。

筚路蓝缕之业

1953年，都有为考入南京大学，成为了我国第一届磁学专业的学生。那时的磁学专业借鉴苏联的经验成立，分得很细，比如半导体、磁学、低温等等，在这里他遇到了许多从国外归来的优秀老师，如同海绵吸水般的不断汲取专业知识。随着电子技术在无线电、微波、脉冲等方面的迅速发展，磁学的研究受到一定的推动，新技术对于磁性材料的要求也在不断提高，他毕业之际被分配留在南京大学任教，也给了他施展才华的大好时光。

但令他想不到的却是，刚毕业的都有为被下放到村子里劳动锻炼，吃苦不怕，真正考验的是他的信念。“大学毕业后，有近20余年的时间，我都没能好好翻过一次专业书，更别提坐下来认真开展一项试验了。”都有为不禁感慨，1978年再次回到讲台，已经是20年后的事情了。

磁学研究是一个需要大量开展实验的学科，重返南京大学磁学组，这里却是一穷二白，没有设备，没有资金，也没有人员。都有为的磁学研究是从一间30平方米的地下室开始的，实验室的很多设备都是七拼八凑而来。他常常去化学系淘一些别人不用的天平、废旧的瓶瓶罐罐，自己改装一下，制作成样品制备和测量设备，带着基础薄弱的工農兵学员边学习边做实验。如此艰苦的条件下，都有为的实验室依旧做出了磁记录颗粒、永磁磁粉等各种样品，这些磁性材料可以涂敷在磁带、磁盘、磁卡等表面，用来记录和存储信息。除此之外，他每年都会在当时国内物理学界最高水平的杂志《物理学报》上发表两篇论文，为我国磁学发展积蓄力量。

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。他的研究成果先后获得国家自然科学二等奖一项、江苏省科技进步一等奖一项、省部级科技进步二等奖四项，以及2007年度的何梁何利科学技术进步奖。

都有为向后辈们分享他的科研心得是，作为一个科研工作者，科学本身诞生于人类对大自然的好奇心，所以整个科学的发展，最原始的推动力就是好奇心，最基础的研究也需要好奇心。拥有好奇心，你才有兴趣钻进去研究。

探索成果转化之径

“磁学中许多基本问题都是国外发明解决的，只有我们自己做出产品来，才能代表中国的工业水平、科技水平。”

自改革开放以来，都有为就开始帮助磁性材料的生产企业解决技术难题、提高企业产品质量。1984年左右，浙江诸暨磁性材料厂厂长专程到南京来求助都有为，他的企业生产了许多锶铁氧体永磁材料，但是性能不好，卖不出去。都有为耐心地为他讲解生产原理，提出具体的改进建议，再由企业自己的工程师带着做。另外，都有为请来了南京其他永磁材料厂的一些工程师，到诸暨去帮助。大概经过一年的时间，诸暨磁性材料厂的产品发生质的飞跃，甚至出口国外。

后来陆续有企业来找都有为，他都会悉心帮助企业解决问题，结合国内、外行业发展的情况为企业的发展提出建议。将科研成果转化成生产力，在这条产学研结合的探索路上，都有为坚持了30多年，在浙江、南京、江苏分别建立了院士工作站，全心全意帮助企业创新发展。“为企业服务，当时是没有任何报酬的，虽然对研究工作来讲这是简单的事情，但是能够在生产上应用，我觉得很有意义。”

近几年，中国磁性材料企业发展很快，专业从事磁性材料生产的企业也越来越多。但是，过度依赖劳动力资源、加工工艺不稳定、规模小等问题依旧摆在眼前。“这跟我们整个工业基础有关，之前我们工业基础、机械加工能力都比较弱，现在慢慢赶上来了，所以我相信以后在自动化、智能化方面也会赶上来。”

在都有为看来，企业要跟科研高校、院所联合在一起，磁学研究是一个应用性极强的科学领域，实验室中的科研成果转化为实际产品，才能实现社会价值，从而支撑产业的蓬勃发展。“产学研结合的过程中，一定要注重我们的知识产权保护，从前我们总是要到别人的手里买技术，这点让我记忆犹新。现在，我们在创新发展的过程中也要牢牢握住自己的专利，不能让别人窃取我们的果实。”

磁学发展之舵

从指南针的发明，到磁性存储设备的应用，再到核磁共振等医疗设备的研发，磁学应用在一定程度上改变了人们的生产生活。都有为告诉记者，磁性材料属于基础性的功能材料，凡是有电的地方都要用到磁，因此整个社会现代化发展离不开磁性材料。不仅如此，磁性材料的应用面也很广，包括未来人工智能化发展也需要磁性材料来发挥作用。

都有为认为，自旋芯片属于核心高端芯片，是科技关键核心技术，具有高达上万亿美元的巨大市场前景，有可能成为后摩尔时代的主流芯片。

他告诉记者，芯片原理简单，目前计算机采用二进位运算，只要有两个稳定的、能快速转化的物理状态，就可以用0和1代表进行运算。比如半导体芯片利用晶体管的通与断，即电荷存在与否代表0和1;自旋芯片利用自旋朝上与朝下两个状态代表0和1。但是，芯片制备却非常麻烦，需要5000道工序。一颗芯片只有指甲盖大小，其中却有数公里长的导线，几千万根甚至数亿只晶体管。

实际上，与电荷一样，自旋也是电子的本征特性，随着自旋电子学这一学科的发展，其在很多领域中崭露头角。据了解，自旋芯片是各类磁随机存储器（MRAM）的统称，共经历了MRAM、STT-MRAM、MeRAM等三个发展阶段。在此期间，不同的国家或者企业都在积极推动自旋芯片的发展。在2008年日本卫星上就用自旋芯片全面替代半导体芯片;2009年，法国投入420万欧元资助研制自旋电子可编程逻辑器件;2013年欧洲空客A350飞机就开始采用自旋芯片控制系统;2019年韩国三星宣布將进入量产MARA。

从2017年开始，中国企业也在积极布局自旋芯片，台湾积体电路制造股份有限公司在南京建厂拟生产自旋芯片;2018年，杭州驰拓、上海磁宇、中芯国际、华为等筹建自旋芯片的研发、生产线。

“自旋芯片兼具SRAM的高速度、DRAM的高密度和Flash的非易失性等优点，是科技关键核心技术，可军民两用，具有高达上万亿美元的巨大市场前景，有可能成为后摩尔时代的主流芯片。这对提升国家高科技水平和增强国防安全意义重大，国外不会白白让高端科技在中国生根发芽，国家应予以高度重视与支持，否则必将受制于国外，重走半导体芯片落后的覆辙。”都有为对发展自旋芯片信心十足，为磁学的下一步发展舵定方向。

从青葱少年到白发苍苍，从没有几个人的磁学小组到如今全国数千人从事磁学研究，从一穷二白的实验室到不断更新的先进设备，从只能引进国外的磁性材料到如今我国磁性材料产能居世界首位，都有为作为学科的领路人，为我国磁学研究做出了巨大贡献。他陪伴中国的磁学事业走过近七十年载的光阴，与我国的磁学史共同成长。一路走来，都有为践行了自己精忠报国的志向，如今，他依旧饱含热情行走在科研第一线。