科技日報1月10日消息，我們口袋里裝著許多把鑰匙，同時還在不斷地制造出新的鑰匙，而只有其中一把能夠開啟科學之門。我們要做的，就是不懈努力，制造、修改每一把鑰匙，直到打開這扇大門。也許，此前試驗過的那么多鑰匙都失敗了，于是有人選擇了放棄——但誰又能肯定，接下來這把鑰匙不會解開未知之謎呢？

崢嶸

艱苦歲月，堅守科研

趙忠賢1964年從中國科技大學畢業分配到中國科學院物理研究所，在他的回憶里當時的科研條件是艱苦的，卻又是快樂的。

1911年人類發現超導，而這一年中國還在辛亥革命。一直到上世紀50年代，中國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。

我國當時在科研基礎和知識儲備上的薄弱可見一斑。

然而幸運的是，趙忠賢在中科大得到了包括錢三強在內大師們的悉心指導。“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后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。由于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。他于是主動“引入雜質”，在綜合考慮有關想法的基礎上建議并堅持的“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并得以實施。

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

早年經費有限，項目組使用的基礎設備就是趙忠賢和同事黃玉珍親手繞制的燒結爐。

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超導不“高冷”

對大多數人來說，超導是陌生又高深的科學名詞。

實際上，很多人都不知道，超導就在我們身邊。現在醫院里用的1.5T和3T的核磁共振成像儀的核心部件是1.5特斯拉（磁感應強度的度量單位）或3特斯拉的超導磁體。北美地區有幾千臺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最關鍵的部件。

趙忠賢告訴科技日報記者，超導體在航空航天、信息通訊、能源存儲等領域有著重要應用前景。他說，平時大家都覺得好像超導在現實生活中沒什么用。

超導被認為是20世紀最偉大的科學發現之一，指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度，即超導轉變溫度以下時，電阻突然消失的現象。具備這種特性的材料稱為超導體。

在中科院物理所研究員鄭東寧看來超導未來的應用前景會越來越光明。他說，國內已經有電廠使用超導技術，在國外，德國利用高溫超導磁體的渦流加熱技術，將鋁材熱加工的電能轉化效率提高30%。日本已計劃在2027年開始運行采用超導的時速500公里的磁懸浮列車新的新干線。“一旦超導技術得到廣泛的應用，將為人類創造相當可觀的效益。”他強調。

在科學家們的眼中，超導的獨特地位不僅在于它可能產生的應用前景，更是因為它是當今物理學界最重要的前沿問題之一，超導的研究過程中會推動量子力學的發展。

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。他告訴科技日報記者，經歷了這么多年、全世界數代科學家的努力，超導研究中最重要的兩個問題一直待攻克：怎樣找到臨界溫度更高、更適于應用的超導體？超導體為什么會超導，它的機理到底是什么？這也將是他眼中中國超導未來的發展方向。

1月9日上午，在人民大會堂，趙忠賢從國家主席習近平手中接過了國家最高科學技術獎證書。他的笑容一如既往地爽朗。

2016年9月，我國研制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制備還處于米級水平的時候，我國已走在世界最前沿。這一切，與中科院院士、物理學家趙忠賢八年前在鐵基高溫超導研究上實現的突破是分不開的。

半個世紀以來，趙忠賢的名字一直與我國超導發展緊密相連。他在我國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，代表中國站到國際物理學界的大舞臺；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……

57年前，年輕的趙忠賢從他的家鄉遼寧來到北京，那時中國的超導研究才剛剛起步，高溫超導更是天方夜譚。如今，趙忠賢培養和影響了一批高溫超導研究優秀人才，正在引領中國走在高溫超導的前沿。而他本人也因為在高溫超導領域的一次次突破，站到了最高領獎臺上。

“北京的趙”蜚聲學界

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年是屬于趙忠賢的榮耀時刻。

這一年，他的名字出現在世界各大通訊社，在世界上刮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，成為中國物理學家走上世界高溫超導研究舞臺的標志事件。

1986年，歐洲科學家柏德諾茲和繆勒發表了鑭—鋇—銅—氧體系可能存在35K超導的工作。當時國際超導主流尚未認可這篇論文，而趙忠賢和其他少數幾個學者對柏德諾茲和繆勒的論文產生了興趣。該文中提到的“楊·泰勒”效應與趙忠賢1977年文章中提到的“結構不穩定性又不產生結構相變會導致高的超導溫度”產生共鳴，促使他立刻組織團隊。在科研條件相對簡陋的情況下，開始研究銅氧化合物超導體。

從1911年荷蘭物理學家卡麥林·昂尼斯在汞研究中偶然發現超導電性開始，超導研究一直吸引著全世界物理學界的目光。麥克米蘭根據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（約零下233攝氏度），他的計算得到了國際學術界的普遍認同，40K也因此被稱作“麥克米蘭極限”。為了突破40K麥克米蘭極限溫度，世界各國的科學家多年以來不斷嘗試，趙忠賢做到了。

1986年底，趙忠賢團隊和國際上少數幾個小組幾乎同時在鑭—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。

趙忠賢的研究成果推翻了傳統的理論，他向全世界證明超導臨界溫度是可以超過40K的，突破麥克米蘭極限溫度的超導體，被稱作高溫超導體。一時間，世界物理學界震動了。趙忠賢被稱為 “北京的趙”，出現在國際著名物理學刊物上。

此后，仍在北京的實驗室里埋頭苦干的趙忠賢“乘勝追擊”——1987年2月19日深夜，他的團隊獨立發現了臨界溫度93K的液氮溫區超導體，并在國際上首次公布其元素組成：釔—鋇—銅—氧。這一突破性的發現讓趙忠賢團隊因此榮獲1989年度國家自然科學獎一等獎，他也作為團隊代表獲得了第三世界科學院物理獎。

時隔20余年再掀高潮

2008年，趙忠賢帶領團隊將鐵基超導體的臨界溫度提高到50K以上，

創造了55K的紀錄并保持至今，實現了高溫超導研究領域的第二次突破……

曾經有一種說法，科學家的黃金科研時期是短暫的，當青年科學家走過自己的創新高峰期之后就會趨于沉寂。然而，這個說法在趙忠賢這里并不成立。

1987年的輝煌已經過去，20年后，趙忠賢的名字再次震動了世界物理學界。這一年他67歲。

2008年，日本科學家Hosono報道在鑭—氧—鐵—砷體系中存在26K的超導，與趙忠賢“在具有多種相互作用的四方層狀結構的系統中會有高溫超導電性”的新思路是一致的，他立刻意識到這一類鐵砷化合物（后來被稱作“鐵基超導體”）很可能是新的高溫超導體。事實上，趙忠賢在1994年就研究過結構完全相同的稀土—銅—硒—氧體系，但沒有用鐵元素。

趙忠賢提出了高溫高壓合成結合輕稀土元素替代的方案，帶領團隊很快將鐵基超導體的臨界溫度提高到50K以上，創造了55K的紀錄并保持至今，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。在這期間，他以67歲的年紀3次帶領年輕人幾乎通宵工作，完成了初期最關鍵的3篇論文。

趙忠賢的鐵基超導研究得到了國內外的高度評價。美國《科學》雜志3次報道趙忠賢小組的工作，其中在題為《新超導體將中國物理學家推向最前沿》的一篇文章中對于趙忠賢小組的貢獻予以充分的肯定。趙忠賢小組的成果作為“40K以上鐵基高溫超導體的發現及若干基本物理性質研究”的重要部分，榮獲2013年度國家自然科學獎一等獎。

超導體，指的是在一定的溫度下，其電阻為零，這就有可能使電力傳輸無損耗。如果能實現室溫超導，它的社會效益是極大的。問題是怎樣找到常溫或接近常溫的超導材料。假如能找到-80℃的超導材料（或：假如能實現-80℃的超導），就能用在南極，如果能找到-50℃的超導材料，就能用在西伯利亞。趙忠賢在鐵基超導研究中的突破讓鐵基超導材料走向應用成為了可能。鐵基超導材料在工業、醫學、通訊、國防等諸多領域具有廣闊的應用前景，被認為是最具發展前景的新型高溫超導體之一。

一生只做一件事

“現在社會上各種誘惑很多，好像很多選擇都比做科研賺錢，

但如果選擇了科研這條道路，不妨安下心來，堅持一下，我相信你們堅持十年一定會有重大突破。”

趙忠賢人生中最“郁悶”的時期是上世紀八十年代。國際物理學界在探索高溫超導體的研究上遇到了瓶頸，相關研究跌入低谷。國內的研究也受了影響，很多團隊解散。

趙忠賢的研究完全停滯，這期間他不得不赴美一年幫著別人做研究，但最終他發現那不是自己喜歡的高溫超導方向，于是迅速決定回國。

回國以后，他又不得不面對窘境——沒有設備、沒有團隊、沒有經費。

“熱的時候堅持，冷的時候也堅持。”趙忠賢帶領超導團隊堅守這塊陣地，持之以恒地進行實驗。經費有限，他曾與同事自己動手繞制燒結爐，也曾將趁著“大減價”時淘換下來的“土炮”當作“重型武器”使用。

1986年底到1987年初，趙忠賢和同事們夜以繼日地奮戰在實驗室中。餓了，就煮面條；累了，輪流在椅子上打個盹。在最困難的時候，他們充滿信心，相互鼓勵：“別看現在這個樣品不超導，新的超導體很可能就誕生在下一個樣品中。”

最終趙忠賢等到了。

中科院超導國家重點實驗室研究員孫力玲與趙忠賢共事多年，她在接受科技日報采訪時說，趙老師給我印象最深的就是他對科研方向的堅持，他真的做到了扎下根，決定一個方向然后就全力以赴。

在趙忠賢看來，搞科研最重要的一點是能夠迅速抓住問題的本質，并駕馭自己的知識和能力去解決它。他在接受科技日報采訪時說：“如果說我做科研有什么優勢，那就是我的科研直覺比較準，我能夠感覺到正確的方向在哪里。而這種科研直覺來自于大量的經驗，來自于在長期堅持后的積累，長期積累的升華吧。”

趙忠賢跟學生們說，不要只盯著論文，要真的去解決科學問題；堅持十年，一定會有突破。“現在社會上各種誘惑很多，好像很多選擇都比做科研賺錢。但如果選擇了科研這條道路，不妨安下心來，堅持一下，我相信你們堅持十年一定會有重大突破。”他說。

他跟身邊人開玩笑說，就好比打麻將，你若一直打，也總有和牌的時候。“我們口袋里裝著許多把鑰匙，同時還在不斷地制造出新的鑰匙，而只有其中一把能夠開啟科學之門。我們要做的，就是不懈努力，制造、修改每一把鑰匙，直到打開這扇大門。也許，此前試驗過的那么多鑰匙都失敗了，于是有人選擇了放棄——但誰又能肯定，接下來這把鑰匙不會解開未知之謎呢？”趙忠賢說。

“這個老頭還不錯”

“千萬不要說我還在科研一線工作，這不符合實際！”趙忠賢在接受采訪時一再說：“超導研究經常要自己磨樣品，在毫米量級甚至更小的材料上接引線，這些活年輕人才能做。我現在眼花了、手抖了，就算在顯微鏡下也做不好。所以不能說我在第一線工作，千萬不能！”

他還秉承一貫的風趣幽默跟團隊成員們開玩笑說，在老年癡呆之前他還能幫著你們出出主意，探討一下科研方向，一旦發現他出現了老年癡呆的前兆必須馬上提醒他閉嘴。

從前幾年開始，趙忠賢把更多的精力投入到為年輕人把握科研方向和營造好的科研環境上。他說：“雖然超導研究的兩次熱潮我都趕上了，而且也都做出了成績，但仔細分析我也錯過了好多機會。我希望將自己的這些經驗教訓分享給年輕科研工作者，讓他們能少走些彎路，取得更大的成績。”

到現在，趙忠賢還帶著四名博士生，因為他實在喜歡年輕人，喜歡跟他們交流，聽聽年輕人的想法。

“我鼓勵實驗室里的年輕人什么都可以做，不怕失敗，要不斷創新、不斷嘗試。”趙忠賢說，他的團隊在20世紀90年代就曾經做過和鐵基超導體的結構相同的材料，只不過用的是銅。“鐵具有磁性，不利于超導，所以我壓根沒往那上想。現在回過頭來看，思想應該再解放一些。”趙忠賢說。

他的團隊成員超導國家重點實驗室研究員董曉莉告訴科技日報記者，趙忠賢很幽默，大家都愛跟他聊天。趙忠賢對超導歷史很熟悉，他不僅記得像元素組成、超導溫度這些重要參數，很多超導體他隨口可以報出發現年代、發現者的名字。他還常常跟團隊成員包括學生們分享名人軼事，“再帶著點科學家八卦什么的”，讓大家哈哈大笑的同時把知識給記住。

在大家的眼中，趙忠賢就是個帶著東北口音的逗趣老爺子，而在他自己看來，只要這些年輕人覺得“這個老頭還不錯”他就挺高興。

（原題為《趙忠賢：探尋超導世界“新高度”》）