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人民日报海外版 2017年01月14日 星期六

醉心超导五十载 寒梅再度为君开

——记国家最高科学技术奖获得者赵忠贤

本报记者 张保淑

《 人民日报海外版 》( 2017年01月14日   第 08 版)

  赵忠贤近影

  二〇一六年末,中国自主研制的混合强磁场装置调试成功。该磁体由外超导磁体和套在其中的水冷磁体组合而成。这是超导在我国应用的又一个重大突破。
  徐旻昊摄

  他结缘超导研究50载,凭借杰出的科研成就,在两次摘得国家自然科学一等奖之后,75岁的他近日再次走上领奖台,接受国家最高科技奖励桂冠——国家最高科学技术奖。他就是著名物理学家、我国高温超导研究的奠基人之一赵忠贤。

  赵忠贤1941年出生于辽宁省新民县。中学时代,耳畔时时回荡的“向科学进军”的号召对他产生了深刻影响,也促使他对科学产生了浓厚兴趣。凭着优异的成绩和受偶然间看到的一份招生简章的影响,他于1959年被中国科学技术大学技术物理系录取,开始钻研低温物理,而给他授课的老师则是著名物理学家张宗燧,在那里,他有机会聆听钱三强等科学大家的学术报告。

  5年后,他本科毕业并被分配到中国科学院物理研究所。那里是新中国超导研究的发源地,但彼时,我国的超导研究才刚起步。而国际上自1911年荷兰科学家发现超导体后已经进行了约半个世纪的研究。1974年,赵忠贤获得了到英国剑桥大学进修的机会,在那里,他接触到了世界超导研究最前沿。他回到国内后,提出一个宏伟目标:探索高临界温度超导体,即寻找临界温度在40(K)开尔文(-233.15摄氏度)以上的超导体。这就意味着,他将和同伴一起挑战“超导临界温度最高不大可能超过40K”的“麦克米兰极限”。

  在接下来的日子里,赵忠贤一边关注国际同行最新研究进展,一边带领团队克服生活和试验条件上的重重困难,进行反复试验探索。终于,1986年底,他的团队和国际上少数几个小组几乎同时在镧—钡—铜—氧体系中突破了“麦克米兰极限”,获得了40开尔文以上的高温超导体。紧接着,赵忠贤团队在钇钡铜氧中发现了临界温度为93开尔文的超导转变并被国际上很多实验室验证,这一成就的重要意义在于突破液氦的温区而进入液氮的温区,使得人们可以用便宜的液氮取代昂贵的液氦创造超导体的低温环境。该成果推动了世界范围的高温超导研究热潮,赵忠贤团队因此荣获1989年度国家自然科学奖集体一等奖。他本人作为团队代表获得了第三世界科学院物理奖。

  2008年,赵忠贤和他的团队在日本科学家细野秀雄关于在镧—氧—铁—砷体系中存在26开尔文的超导电性发现的启发下,敏锐地意识到铁砷化合物很可能是新的高温超导体。赵忠贤进一步提出了高温高压合成结合轻稀土元素替代的方案,并带领小组很快做出了临界温度为52开尔文的镤铁砷氧氟超导体,接着又进一步把临界温度提升到55开尔文的钐铁砷氧氟超导体,创造了大块铁基超导体的最高临界温度纪录并保持至今,为确立铁基超导体为第二个高温超导家族提供了重要依据。由于上述“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”,以赵忠贤、陈仙辉等为代表的中国科学院物理研究所/北京凝聚态国家实验室和中国科学技术大学研究团队被授予2013年度国家自然科学奖一等奖。

  今天,站上代表至高无上荣誉的最高科学技术奖领奖台,赵忠贤显得内心格外平静,他说:“我做科研从来没想过要拿奖,能拿奖很好,但不要当科研目标,科研是要为人类文明长河做贡献。”是的,作为一位真正的科学家,他心中追求的永远是推进人类对世界的认知,作为一位中国科学家,他追求的是中国人对世界科技文明的更大贡献。

  

  链接一: ●超导及其应用

  1911年,荷兰科学家昂内斯意外地发现,汞冷却到-268.98℃时,电阻突然消失。后来他又发现其他金属和合金也具有类似特性,昂内斯将该特性称为超导态,他因此发现获得诺贝尔奖。此后,人们一直致力于寻找高温超导材料并对其进行应用研究。目前,高温超导材料的用途大致分为3类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。

  链接二: ●开尔文

  开尔文英文是 Kelvin,简称开,国际代号K,热力学温度的单位,以英国物理学家Lord Kelvin名字来命名。开尔文以绝对零度(0K)为最低温度。热力学温度T与人们惯用的摄氏温度t的关系是T=t+273.15,水的冰点温度近似等于273.15K,并规定热力学温度的单位开(K)与摄氏温度的单位摄氏度(℃)完全相同。

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