超导电性是重大科技前沿,有望为生产生✅活带来颠覆性变革。在人类开展超导研究的百余年中,出现过两次高温超导重大突破。这两次重大突破,中国科学院院士、中国科学院物理研究所研究员赵忠贤都作出了杰出贡献。
60年科研生涯中,赵忠贤带领团队锐意进取、攻坚克难,取得一系列世界级研究成果,使我国高温超导研究跻身国际前列。
▲赵忠贤在中国科学院物理研究所演示磁悬浮现象(2017年1月8日摄)。新华社记者 金立旺 摄
1941年1月,赵忠贤出生于辽宁新民。1959年,他以优异成绩考入中国科学技术大学。浓厚科学氛围熏陶下,他立㊣志科学报㊣国。
1964年,赵忠贤大学毕业被分配到中国科学院物理研究所。工作期间,他曾被派往剑桥大学进修,接触了世界超导研究的最✅前沿。
▲赵忠贤在中国科学院物理研究所的55K以上铁基超导体试验的示意图前(2014年1月7日摄)。新华社记者 金立旺 摄
超导是指某些材料在温度降低到某一临界值以下时,电阻突然消失的现㊣象。这种材料被称为超导体,在众多高技术领域拥有巨大应用潜力。然而,超导体要实现超导态,必须要有极低温的环境。找到临界温度更高、更适㊣于㊣应用的超导体,是科学家努力追求的目标。
1975年回国后,赵忠贤确定了自己的科研✅方向:探索高临界温度超导体。此后,他在高温超导领域耕耘至今。
▲赵忠贤在中国科学院物理研究所举行的发布会上介绍团队成员(2013年12月31日摄)。新华社记者 金立旺 摄
当时,国际学术界普遍认可“麦克米兰极限”,即超导临界温度最高不大可能超过✅40K(约零下233摄氏度)。但赵忠贤经过调研、交流和缜密思考,赞同国际✅上关于“这一理论可以突破”的观点。
在10年㊣积累的基础上,1986年底金属材料种类,在瑞士科学家发表论文指出可能存在35K(约零下238摄氏度)的超导体后,赵忠贤团队和国际上少数几个小组几乎同时在镧-钡-铜-氧体系中获得了40K以上的高温超导体。传统理论㊣的崩塌,让“北京的赵”在国际超导研究领域崭露头角。
那时国内实验条件落后,与国外差距巨大,但这阻挡不了赵忠贤和同事们的科研热情。缺少实验设备,他们就自己动手现造;为了赶实验✅进度,他们夜以继㊣日地奋战,困得不行了就在㊣椅子上打个盹,醒来继续工作。
1987年2月,赵忠贤团㊣队再次取得突破,他们独立发现了临界温度93K的液氮温区超导体,并在国际上首次公布其元素组成,即钇-钡✅-铜-氧。从此,科学家可以㊣用相对便宜且好用的液氮取代昂贵的液氦来构建低温环境,更利于超导的应用。
液氮温区超导体的发现引发学术界轰动。1987年,赵忠贤受邀赴美国参加物理学术会议,是5位特邀报告人之一。
发现液氮温区超导体后,荣誉和㊣奖励接踵而至。赵忠㊣贤淡然地说:“荣誉归于国家,成绩属于✅集体,我个人只是其中的一分子。”科研路上,他没有止步,依旧一门心思扑在实验室里。
2008年,日本科学家发现在镧-氧-铁-砷体系中存在26K的超导,赵忠贤敏锐意识㊣㊣到,这一类㊣铁砷化合物很可能是新的高温超导体。
赵忠贤和团队立刻行动起来。他们厚积薄发,又在铁基超导的突破中作出贡献。他们制备了50K以上的系列铁基超导体,并创造了铁基高温超导体临界温度纪录。
▲20世纪90年代初,赵忠贤㊣在中国科学院物理研究所实验室工作(资料照片)。新华社发(中国科学院物理研究所供图)
在这期间,67岁的赵忠贤3次带领年轻人几乎通宵工作,完成了初期最关键的3篇✅论文。事后得知,其中1篇比国外同行只早㊣1天发表。
他们和中国其他几个研究组(包括中国科学技术大学相关团队和中国科学院物理研究所其他小组)的重要发现,为确认铁基超导体为第二个高温超导家族提供了重要依据。与铜基超导㊣体相比,铁基超导体具有各向异性低、上临界场高、可加工性好、制备㊣成本低等✅优势,又一次激发了物理学界对高温超导的研究热情。
“有优秀✅㊣的青年,就有光辉的未来。”赵忠贤非常注重对年轻✅人的✅培养。他的团队有很多年轻人,他们在高温超导的攻关实践中不断提升创新能力。
赵忠贤总为年轻人营造宽松、不拘束的环境,让大家在谈笑间丰富知识;通宵工作时,他出钱给大家买吃的;有学生研究方向偏离了超导“主业”,他也支持㊣学生按兴趣大胆㊣研究。
科研之路并非一帆风顺。当进入低谷时,一些研究者纷纷“转向”,有些研究团队甚㊣至解散了。但赵忠贤认定,高温超导研究有潜力,未来必将有重大突破。
他告诫年轻人:“做事情要集中一点,精力不要太分散,不要选✅太多,这个也干那个也干。”“要选一个坚持✅十年,扎下根去,才能枝繁叶茂。”
在✅赵忠㊣贤的培养和支持下,一大批年轻人成长起来并做出了优异成绩,有的成为了学术带头人。保持着创新激情的他总是对年轻人寄予厚望,常常会为他们所取得的优异成绩而✅兴奋不已。
时至今日,年逾八旬的赵忠贤依然没有停下脚步,他经常去实验室,了解最新研究进展,给予指导㊣和建议。“期望有一天,由中国人发现更适于应用的超导体,甚至室温超导体,为人类文明发展作出新的贡献。”赵忠贤说。