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(xué)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(yàn)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(jiān)守科研

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

1911年人類發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)，而這一年中國還在辛亥革命。一直到上世紀(jì)50年代，中國低溫物理與低溫技術(shù)研究的開創(chuàng)者之一洪朝生先生回國才帶著國內(nèi)的年輕學(xué)者，首先實(shí)現(xiàn)了氫和氦的液化。

我國當(dāng)時在科研基礎(chǔ)和知識儲備上的薄弱可見一斑。

然而幸運(yùn)的是，趙忠賢在中科大得到了包括錢三強(qiáng)在內(nèi)大師們的悉心指導(dǎo)。“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(xué)經(jīng)歷讓趙忠賢在日后的科研中學(xué)會了如何在最艱難的條件下堅(jiān)持科研，如何在設(shè)備差、經(jīng)費(fèi)少的情況下依然把科研成果做得漂亮。

上世紀(jì)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(dǎo)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(dǎo)體。由于當(dāng)時國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，無法買到高純度的原料，所用的原料雜質(zhì)很多，在復(fù)現(xiàn)70K超導(dǎo)跡象的過程中，趙忠賢最早注意到雜質(zhì)對超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，判斷一些雜質(zhì)對超導(dǎo)發(fā)揮了作用。他于是主動“引入雜質(zhì)”，在綜合考慮有關(guān)想法的基礎(chǔ)上建議并堅(jiān)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(shí)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(jīng)費(fèi)有限，項(xiàng)目組使用的基礎(chǔ)設(shè)備就是趙忠賢和同事黃玉珍親手繞制的燒結(jié)爐。

鏈接

超導(dǎo)不“高冷”

對大多數(shù)人來說，超導(dǎo)是陌生又高深的科學(xué)名詞。

實(shí)際上，很多人都不知道，超導(dǎo)就在我們身邊。現(xiàn)在醫(yī)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(yīng)強(qiáng)度的度量單位）或3特斯拉的超導(dǎo)磁體。北美地區(qū)有幾千臺高溫超導(dǎo)濾波器服務(wù)在手機(jī)基站上，與傳統(tǒng)基站相比大大改善了通信質(zhì)量。2012年發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”的歐洲核子中心的大型對撞機(jī)中，幾十公里長的超導(dǎo)加速環(huán)和多個有幾層樓高的超導(dǎo)探測器都是最關(guān)鍵的部件。

趙忠賢告訴科技日報記者，超導(dǎo)體在航空航天、信息通訊、能源存儲等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。他說，平時大家都覺得好像超導(dǎo)在現(xiàn)實(shí)生活中沒什么用。

超導(dǎo)被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度，即超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下時，電阻突然消失的現(xiàn)象。具備這種特性的材料稱為超導(dǎo)體。

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

在科學(xué)家們的眼中，超導(dǎo)的獨(dú)特地位不僅在于它可能產(chǎn)生的應(yīng)用前景，更是因?yàn)樗钱?dāng)今物理學(xué)界最重要的前沿問題之一，超導(dǎo)的研究過程中會推動量子力學(xué)的發(fā)展。

自1911年人類發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)以來，諾貝爾獎已5次頒發(fā)給10位研究超導(dǎo)的科學(xué)家。在趙忠賢看來，此次自己能獲得國家最高科學(xué)技術(shù)獎代表著超導(dǎo)將在未來發(fā)展中起到更加重要的作用。他告訴科技日報記者，經(jīng)歷了這么多年、全世界數(shù)代科學(xué)家的努力，超導(dǎo)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(yīng)用的超導(dǎo)體？超導(dǎo)體為什么會超導(dǎo)，它的機(jī)理到底是什么？這也將是他眼中中國超導(dǎo)未來的發(fā)展方向。

1月9日上午，在人民大會堂，趙忠賢從國家主席習(xí)近平手中接過了國家最高科學(xué)技術(shù)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(dǎo)長線。這一消息在業(yè)內(nèi)引起極大的轟動。它被認(rèn)為是鐵基超導(dǎo)材料從實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵一步，在美、日、歐等國家的鐵基超導(dǎo)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(xué)家趙忠賢八年前在鐵基高溫超導(dǎo)研究上實(shí)現(xiàn)的突破是分不開的。

半個世紀(jì)以來，趙忠賢的名字一直與我國超導(dǎo)發(fā)展緊密相連。他在我國最早提出要探索高溫超導(dǎo)體；最早建議成立國家超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室；他在高溫超導(dǎo)研究出現(xiàn)的兩次重大突破中都做出了重要貢獻(xiàn)，代表中國站到國際物理學(xué)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(yù)之一國家自然科學(xué)獎一等獎……

57年前，年輕的趙忠賢從他的家鄉(xiāng)遼寧來到北京，那時中國的超導(dǎo)研究才剛剛起步，高溫超導(dǎo)更是天方夜譚。如今，趙忠賢培養(yǎng)和影響了一批高溫超導(dǎo)研究優(yōu)秀人才，正在引領(lǐng)中國走在高溫超導(dǎo)的前沿。而他本人也因?yàn)樵诟邷爻瑢?dǎo)領(lǐng)域的一次次突破，站到了最高領(lǐng)獎臺上。

“北京的趙”蜚聲學(xué)界

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

一時間，世界物理學(xué)界震動了。“北京的趙”出現(xiàn)在國際著名物理學(xué)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(xiàn)在世界各大通訊社，在世界上刮起了一陣液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的旋風(fēng)。這一年，他作為五位特邀報告人之一，參加了美國物理學(xué)會三月會議。引爆全場，成為中國物理學(xué)家走上世界高溫超導(dǎo)研究舞臺的標(biāo)志事件。

1986年，歐洲科學(xué)家柏德諾茲和繆勒發(fā)表了鑭—鋇—銅—氧體系可能存在35K超導(dǎo)的工作。當(dāng)時國際超導(dǎo)主流尚未認(rèn)可這篇論文，而趙忠賢和其他少數(shù)幾個學(xué)者對柏德諾茲和繆勒的論文產(chǎn)生了興趣。該文中提到的“楊·泰勒”效應(yīng)與趙忠賢1977年文章中提到的“結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性又不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相變會導(dǎo)致高的超導(dǎo)溫度”產(chǎn)生共鳴，促使他立刻組織團(tuán)隊(duì)。在科研條件相對簡陋的情況下，開始研究銅氧化合物超導(dǎo)體。

從1911年荷蘭物理學(xué)家卡麥林·昂尼斯在汞研究中偶然發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性開始，超導(dǎo)研究一直吸引著全世界物理學(xué)界的目光。麥克米蘭根據(jù)1972年諾貝爾獎的BCS理論計算，認(rèn)為超導(dǎo)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(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)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(xué)家多年以來不斷嘗試，趙忠賢做到了。

1986年底，趙忠賢團(tuán)隊(duì)和國際上少數(shù)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(dǎo)體。

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

此后，仍在北京的實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K的液氮溫區(qū)超導(dǎo)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(fā)現(xiàn)讓趙忠賢團(tuán)隊(duì)因此榮獲1989年度國家自然科學(xué)獎一等獎，他也作為團(tuán)隊(duì)代表獲得了第三世界科學(xué)院物理獎。

時隔20余年再掀高潮

2008年，趙忠賢帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到50K以上，

創(chuàng)造了55K的紀(jì)錄并保持至今，實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的第二次突破……

曾經(jīng)有一種說法，科學(xué)家的黃金科研時期是短暫的，當(dāng)青年科學(xué)家走過自己的創(chuàng)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(jīng)過去，20年后，趙忠賢的名字再次震動了世界物理學(xué)界。這一年他67歲。

2008年，日本科學(xué)家Hosono報道在鑭—氧—鐵—砷體系中存在26K的超導(dǎo)，與趙忠賢“在具有多種相互作用的四方層狀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中會有高溫超導(dǎo)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(dǎo)體”）很可能是新的高溫超導(dǎo)體。事實(shí)上，趙忠賢在1994年就研究過結(jié)構(gòu)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(jié)合輕稀土元素替代的方案，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)很快將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到50K以上，創(chuàng)造了55K的紀(jì)錄并保持至今，為確認(rèn)鐵基超導(dǎo)體為第二個高溫超導(dǎo)家族提供了重要依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的第二次突破。在這期間，他以67歲的年紀(jì)3次帶領(lǐng)年輕人幾乎通宵工作，完成了初期最關(guān)鍵的3篇論文。

趙忠賢的鐵基超導(dǎo)研究得到了國內(nèi)外的高度評價。美國《科學(xué)》雜志3次報道趙忠賢小組的工作，其中在題為《新超導(dǎo)體將中國物理學(xué)家推向最前沿》的一篇文章中對于趙忠賢小組的貢獻(xiàn)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(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)研究”的重要部分，榮獲2013年度國家自然科學(xué)獎一等獎。

超導(dǎo)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(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，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(dǎo)材料。假如能找到-80℃的超導(dǎo)材料（或：假如能實(shí)現(xiàn)-80℃的超導(dǎo)），就能用在南極，如果能找到-50℃的超導(dǎo)材料，就能用在西伯利亞。趙忠賢在鐵基超導(dǎo)研究中的突破讓鐵基超導(dǎo)材料走向應(yīng)用成為了可能。鐵基超導(dǎo)材料在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊、國防等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的新型高溫超導(dǎo)體之一。

一生只做一件事

“現(xiàn)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(jiān)持一下，我相信你們堅(jiān)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(jì)八十年代。國際物理學(xué)界在探索高溫超導(dǎo)體的研究上遇到了瓶頸，相關(guān)研究跌入低谷。國內(nèi)的研究也受了影響，很多團(tuán)隊(duì)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(fā)現(xiàn)那不是自己喜歡的高溫超導(dǎo)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(shè)備、沒有團(tuán)隊(duì)、沒有經(jīng)費(fèi)。

“熱的時候堅(jiān)持，冷的時候也堅(jiān)持。”趙忠賢帶領(lǐng)超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)守這塊陣地，持之以恒地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)費(fèi)有限，他曾與同事自己動手繞制燒結(jié)爐，也曾將趁著“大減價”時淘換下來的“土炮”當(dāng)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(zhàn)在實(shí)驗(yàn)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(xiàn)在這個樣品不超導(dǎo)，新的超導(dǎo)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(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jiān)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(diǎn)是能夠迅速抓住問題的本質(zhì)，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(yōu)勢，那就是我的科研直覺比較準(zhǔn)，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(jīng)驗(yàn)，來自于在長期堅(jiān)持后的積累，長期積累的升華吧。”

趙忠賢跟學(xué)生們說，不要只盯著論文，要真的去解決科學(xué)問題；堅(jiān)持十年，一定會有突破。“現(xiàn)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(jiān)持一下，我相信你們堅(jiān)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(xué)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(yàn)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(shí)際！”趙忠賢在接受采訪時一再說：“超導(dǎo)研究經(jīng)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(xiàn)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(fēng)趣幽默跟團(tuán)隊(duì)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(fā)現(xiàn)他出現(xiàn)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(huán)境上。他說：“雖然超導(dǎo)研究的兩次熱潮我都趕上了，而且也都做出了成績，但仔細(xì)分析我也錯過了好多機(jī)會。我希望將自己的這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)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(xiàn)在，趙忠賢還帶著四名博士生，因?yàn)樗麑?shí)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(shí)驗(yàn)室里的年輕人什么都可以做，不怕失敗，要不斷創(chuàng)新、不斷嘗試。”趙忠賢說，他的團(tuán)隊(duì)在20世紀(jì)90年代就曾經(jīng)做過和鐵基超導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)相同的材料，只不過用的是銅。“鐵具有磁性，不利于超導(dǎo)，所以我壓根沒往那上想。現(xiàn)在回過頭來看，思想應(yīng)該再解放一些。”趙忠賢說。

他的團(tuán)隊(duì)成員超導(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(dǎo)歷史很熟悉，他不僅記得像元素組成、超導(dǎo)溫度這些重要參數(shù)，很多超導(dǎo)體他隨口可以報出發(fā)現(xiàn)年代、發(fā)現(xiàn)者的名字。他還常常跟團(tuán)隊(duì)成員包括學(xué)生們分享名人軼事，“再帶著點(diǎn)科學(xué)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(dǎo)世界“新高度”》）