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如果你認識屠呦呦,那也一定要知道他!

如果你認識屠呦呦,那也一定要知道他!

你知道超導嗎?你知道這個被認為是20世紀最偉大科學發現之一的超導就在我們身邊嗎?在許多人看來,超導是個高冷又陌生的科學名詞。但是有一位老人,卻用一生與超導作伴,並因此獲得了2016年度國家最高科學技術獎、兩次國家自然科學獎一等獎、兩次國家自然科學獎二等獎……

△趙忠賢院士

這位老人,就是趙忠賢。科學院院士、科學院物理所研究員。用他的話說,「我不是什麼大官兒,只是在做本職工作。」他所說的這個本職工作,就是他傾注一生的「超導」研究。「我一輩子就做了一件事,但是並不枯燥,因為超導研究充滿挑戰與發現。能將個人的興趣與生計結合起來,是最理想的選擇,這有多快樂!」趙忠賢說。因在科學研究領域作出的卓越貢獻,3月21日華人盛典組委會公布趙忠賢獲得2016-2017年度「影響世界華人大獎」提名。

「超導高冷,我熱血」

超導,全稱超導電性,是指某些材料在溫度降低到某一臨界值(即超導臨界溫度)以下時,電阻突然消失的現象,具備這種特性的材料為超導體,其在信息通訊、生物醫學、航空航天等領域有著巨大應用潛力。

事實上,「高冷」的超導就在我們身邊:醫院裡使用的1.5T和3T的核磁共振成像儀的核心部件是1.5特斯拉或3特斯拉的超導磁體;北美地區有幾千台高溫超導濾波器服務在手機基站上,與傳統基站相比大大改善了通信質量;2012年發現「上帝粒子」的歐洲核子中心的大型對撞機中,幾十公里長的超導加速環和多個有幾層樓高的超導探測器都是關鍵部件。

1987年與合作者陳立泉陳賡華楊乾聲在實驗室討論工作

自1964年從科學技術大學畢業分配到中科院物理所工作。從1976年起,開始高臨界溫度超導體研究至今,趙忠賢的名字似乎就與超導有著密不可分的關係。

60多年前,年輕的趙忠賢進入中科院物理所工作時,的超導研究才剛起步,尋找高溫超導更是天方夜譚。

1911年人類發現超導,而這一年還在辛亥革命。一直到上世紀50年代,低溫物理與低溫技術研究的開創者之一洪朝生先生回國才帶著國內的年輕學者,首先實現了氫和氦的液化。

1987年在自製的燒結YBCO的爐子邊與黃玉珍老師合影

幸運的是,趙忠賢在中科大得到了包括錢三強在內的大師們的悉心指導。「我至今記得先生們在黑板上寫教案的情景。」趙忠賢感慨地說。這段求學經歷讓趙忠賢在日後的科研中學會了如何在最艱難的條件下堅持科研,如何在設備差、經費少的情況下依然把科研成果做得漂亮。

上世紀80年代,趙忠賢在科研條件極其簡陋的情況下開始研究銅氧化合物超導體,在鑭-鋇-銅-氧體系中突破了麥克米蘭極限,獲得了40K以上的高溫超導體。由於當時國內工業基礎薄弱,無法買到高純度的原料,所用的原料雜質很多,在復現70K超導跡象的過程中,趙忠賢最早注意到雜質對超導實驗結果的影響,判斷一些雜質對超導發揮了作用。於是他主動「引入雜質」,在綜合考慮有關想法的基礎上建議並堅持的「在Ba基的、多相的體系中,用Y取代La」的方案取得了基本共識並得以實施。

1992年前後在實驗室工作中

同行們評價趙忠賢時總要提到他的「特殊能耐」。說他總能利用一切可利用的資源,把科研先做起來。

如今,當年的小夥子已滿鬢白髮,而的高溫超導研究也趕超到世界前列,古稀之年的趙忠賢培養和影響了一大批領先全球的高溫超導研究優秀人才。

「科研工作者,最幸福的就是每天都在逼近真理。」趙忠賢說,「我每研究一段時間后就能看到新的東西,就是一個嶄新的世界。每個人對幸福的感覺不一樣。能夠看到嶄新的世界,我就感到很幸福,很高興。雖然有時生活苦一些,幹活累一些,但我在做自己願意做的事,就感到很快樂。」

「給你舉個不太恰當的例子。人逢年過節喜歡打麻將,胡了很高興。我們做科研也一樣,有時小胡、有時大胡。」談起超導研究為他帶來的快樂,趙忠賢的眼中閃爍著光芒,臉上露出孩子般真誠的笑容。不難看出,這位古稀老人對科學研究事業,至今仍有著一顆赤子般的初心。

「北京的趙」把高溫超導的「冷板凳」坐熱了

高溫超導體,指臨界溫度在40K(約零下233攝氏度)以上的超導體。物理學家麥克米蘭根據獲1972年諾貝爾獎的BCS理論計算,認為超導臨界溫度不大可能超過40K。40K因此被稱作「麥克米蘭極限」。

超導臨界溫度極低,廣泛應用受到限制,尋找高溫超導體至今仍是全世界科學家的夢想。

1987年9月人民大會堂,第三世界科學院Salam院長授TWAS獎前排就座有:方毅副總理和錢學森

1977年,趙忠賢在《物理》雜誌上撰文,指出結構不穩定性又不產生結構相變可以使臨界溫度達到40K—55K,並提出複雜結構和新機制在某些情況下甚至可以達到80K。挑戰由經典理論推導出的麥克米蘭極限。1986年底,趙忠賢的團隊和國際上少數幾個小組幾乎同時在鑭鋇銅氧體系中獲得了40K以上的高溫超導體,一舉顛覆被奉為圭臬的「超導臨界溫度最高不大可能超過40K」的麥克米蘭極限。

1987年,趙忠賢的研究推翻了傳統理論,向世界證明超導臨界溫度可以超過40K。

一時間,世界物理學界震動了。「北京的趙」出現在國際著名物理學刊物上……

1987年是屬於趙忠賢的榮耀時刻。

這一年,他的名字出現在世界各大通訊社,在世界上颳起了一陣液氮溫區超導體的旋風。這一年,他作為五位特邀報告人之一,參加了美國物理學會三月會議。引爆全場,成為物理學家走上世界高溫超導研究舞台的標誌事件。

作為高溫超導研究領域的奠基人之一,趙忠賢的面龐帶有科學家的嚴謹、嚴肅、認真,然而言談中,鄉音不改的趙忠賢將東北人的樂觀與幽默揮灑地淋漓盡致。

1987年3月在美國物理年會上發言

「在1987年的美國物理學年會上,為幾千人作演講,向世界展示超導研究的重大突破,我感到光榮與驕傲。但回到家,趕上沒有蜂窩煤了,我脫了西裝,蹬上板車去買煤。當時我兒子剛好拿到一架寶麗來相機,用它試拍的第一張照片就是我蹬板車。

1987年美國會議歸來后騎板車買蜂窩煤

雖然形象反差有點大,但在生活里我就是個普通人。而且在那個年代,買蜂窩煤太正常了,物理所的領導幹部一樣也去買冬儲大白菜。」直爽的言語讓人對這位物理學家多了幾分親切。

上世紀90年代後期,全世界科學家對高溫超導材料的探索陷入迷茫期,一些研究者紛紛「轉向」,國內高溫超導研究也受到了影響。

1988年於香港同楊振寧崔琦朱經武在亞太學術會議上

直至2008年,趙忠賢團隊發現了系列50K以上的鐵基超導體,並創造了大塊鐵基超導體55K的世界紀錄,為確認鐵基超導體為第二個高溫超導家族提供了重要依據,實現了高溫超導研究領域的第二次突破。

研究過程中,他雖已67歲,但仍帶領年輕人通宵工作,完成了最關鍵的三篇論文。美國《科學》雜誌評論他的研究成果說,「如洪流般不斷湧現的研究結果標誌著,在凝聚態物理領域,已經成為一個強國。」

咬定青山不放鬆的趙忠賢,花了將近20年時間,終於重新把高溫超導的「冷板凳」坐熱了。

2013年,時隔24年,趙忠賢團隊再次憑藉高溫超導研究問鼎國家自然科學獎一等獎。此前,這一獎項已連續空缺3年。

2016年9月,研製出全球首根百米量級鐵基超導長線。這一消息在業內引起極大的轟動。它被認為是鐵基超導材料從實驗室研究走向產業化進程的關鍵一步,在美、日、歐等國家的鐵基超導線製備還處於米級水平的時候,已走在世界最前沿。

2017年1月9日上午,在中共中央、國務院舉行的國家科學技術獎勵大會上,76歲的「超導」院士趙忠賢和2015年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者屠呦呦,共同獲得2016年度國家最高科學技術獎。

自1911年人類發現超導以來,諾貝爾獎已5次頒發給10位研究超導的科學家。在趙忠賢看來,此次自己能獲得國家最高科學技術獎代表著超導將在未來發展中起到更加重要的作用。

△獲得2016年度國家最高科學技術獎時趙忠賢院士發表獲獎感言

「獲得諾貝爾獎很好,但這不是我的目標」,這位古稀老人將手一擺,「高溫超導的成果猶如一滴水,滴水成絹,匯聚到人類文明的長河之中。一代人做一代人的事。我願做鋪路石子,讓年輕的朋友大展宏圖。為實現中華民族偉大復興的夢、為人類的文明進步做出新的貢獻。」他說。

「未來超導研究如有新突破,定有人的身影」

半個世紀以來,趙忠賢的名字一直與超導發展緊密相連。他在最早提出要探索高溫超導體;最早建議成立國家超導實驗室;他在高溫超導研究出現的兩次重大突破中都做出了重要貢獻,代表站到國際物理學界的大舞台;他的研究成果曾兩次獲得科技界最受矚目的榮譽之一國家自然科學獎一等獎……

「忠誠超導數十載,後學盡忙撓耳腮。哲賢升溫銅雀台,人皆仰止齊喝彩。前征途中覓鐵開,楷法自然非意外。輩輩概從磁中猜,模模均朝機理開。」這是中科院物理所超導八組全體成員恭賀趙忠賢七十壽辰時的祝辭。

他對年輕的研究後輩,同樣寄予厚望。

△趙忠賢院士及研究團隊

「初生牛犢不怕虎,年輕人有膽識,有激情、肯吃苦、能戰鬥、可信賴,思想也不容易受到限制,我鼓勵他們解放思想,敢於提不同意見,同時為他們創造好的科研環境,使他們能衝出來。」趙忠賢說,「現在社會上各種誘惑很多,但既然選擇了科研這條道路,就要安下心來,不要心猿意馬。不一定非像我一樣堅持四、五十年,但堅持十年總是可以做到的。堅持就一定會有收穫。」

△趙忠賢院士及研究團隊

在趙忠賢看來,超導研究和應用有著光明的前景。

超導研究推動著量子理論的發展。超導體在能源、醫療、信息、交通等領域具有重要的應用價值,是21世紀戰略性技術儲備之一。一旦超導技術得到廣泛應用,將為人類創造難以估量的效益。

對於超導研究的未來,趙忠賢充滿信心,「超導研究在深深地扎了根。假如有一天,超導研究又有新突破,一定還會有人的身影。相信在不遠的未來,科學家會找到一種適合於廣泛應用的超導體,為人類文明進步做出新貢獻。」

「世界因你而美麗——2016-2017影響世界華人盛典」頒獎禮將於3月31日晚在清華大學華美登場。屆時,聯合主辦機構北京青年報、新聞社、明報、鳳凰衛視、鳳凰網、星洲日報、大公報、旺旺中時媒體集團、香港文匯報、世界日報(北美)、亞洲周刊、、僑報、歐洲時報的代表將齊聚現場,向獲獎人提問。

更多獲獎人信息敬請關注(戳鏈接):

世界因你而美麗——2016-2017影響世界華人盛典官方網站

撰稿:郭蕾

編輯:倪塑

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