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赵忠贤:探寻超导世界“新高度”
//www.workercn.cn2017-01-10来源: 科技日报
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本报记者 周维海摄

  我们口袋里装着许多把钥匙,同时还在不断地制造出新的钥匙,而只有其中一把能够开启科学之门。我们要做的,就是不懈努力,制造、修改每一把钥匙,直到打开这扇大门。也许,此前试验过的那么多钥匙都失败了,于是有人选择了放弃——但谁又能肯定,接下来这把钥匙不会解开未知之谜呢?

  峥嵘

  艰苦岁月 坚守科研

  赵忠贤1964年从中国科技大学毕业分配到中国科学院物理研究所,在他的回忆里当时的科研条件是艰苦的,却又是快乐的。

  1911年人类发现超导,而这一年中国还在辛亥革命。一直到上世纪50年代,中国低温物理与低温技术研究的开创者之一洪朝生先生回国才带着国内的年轻学者,首先实现了氢和氦的液化。

  我国当时在科研基础和知识储备上的薄弱可见一斑。

  然而幸运的是,赵忠贤在中科大得到了包括钱三强在内大师们的悉心指导。“我至今记得先生们在黑板上写教案的情景。”赵忠贤感慨地说。

  这段求学经历让赵忠贤在日后的科研中学会了如何在最艰难的条件下坚持科研,如何在设备差、经费少的情况下依然把科研成果做得漂亮。

  上世纪80年代,赵忠贤在科研条件极其简陋的情况下开始研究铜氧化合物超导体,在镧—钡—铜—氧体系中突破了麦克米兰极限,获得了40K以上的高温超导体。由于当时国内工业基础薄弱,无法买到高纯度的原料,所用的原料杂质很多,在复现70K超导迹象的过程中,赵忠贤最早注意到杂质对超导实验结果的影响,判断一些杂质对超导发挥了作用。他于是主动“引入杂质”,在综合考虑有关想法的基础上建议并坚持的“在Ba基的、多相的体系中,用Y取代La”的方案取得了基本共识并得以实施。

  同行们评价赵忠贤时总要提到他的“特殊能耐”。“他总能利用一切可利用的资源,把科研先做起来。”

  早年经费有限,项目组使用的基础设备就是赵忠贤和同事黄玉珍亲手绕制的烧结炉。

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  超导不“高冷”

  对大多数人来说,超导是陌生又高深的科学名词。

  实际上,很多人都不知道,超导就在我们身边。现在医院里用的1.5T和3T的核磁共振成像仪的核心部件是1.5特斯拉(磁感应强度的度量单位)或3特斯拉的超导磁体。北美地区有几千台高温超导滤波器服务在手机基站上,与传统基站相比大大改善了通信质量。2012年发现“上帝粒子”的欧洲核子中心的大型对撞机中,几十公里长的超导加速环和多个有几层楼高的超导探测器都是最关键的部件。

  赵忠贤告诉科技日报记者,超导体在航空航天、信息通讯、能源存储等领域有着重要应用前景。他说,平时大家都觉得好像超导在现实生活中没什么用。

  超导被认为是20世纪最伟大的科学发现之一,指的是某些材料在温度降低到某一临界温度,即超导转变温度以下时,电阻突然消失的现象。具备这种特性的材料称为超导体。

  在中科院物理所研究员郑东宁看来超导未来的应用前景会越来越光明。他说,国内已经有电厂使用超导技术,在国外,德国利用高温超导磁体的涡流加热技术,将铝材热加工的电能转化效率提高30%。日本已计划在2027年开始运行采用超导的时速500公里的磁悬浮列车新的新干线。“一旦超导技术得到广泛的应用,将为人类创造相当可观的效益。”他强调。

  在科学家们的眼中,超导的独特地位不仅在于它可能产生的应用前景,更是因为它是当今物理学界最重要的前沿问题之一,超导的研究过程中会推动量子力学的发展。

  自1911年人类发现超导以来,诺贝尔奖已5次颁发给10位研究超导的科学家。在赵忠贤看来,此次自己能获得国家最高科学技术奖代表着超导将在未来发展中起到更加重要的作用。他告诉科技日报记者,经历了这么多年、全世界数代科学家的努力,超导研究中最重要的两个问题一直待攻克:怎样找到临界温度更高、更适于应用的超导体?超导体为什么会超导,它的机理到底是什么?这也将是他眼中中国超导未来的发展方向。

  1月9日上午,在人民大会堂,赵忠贤从国家主席习近平手中接过了国家最高科学技术奖证书。他的笑容一如既往地爽朗。

  2016年9月,我国研制出全球首根百米量级铁基超导长线。这一消息在业内引起极大的轰动。它被认为是铁基超导材料从实验室研究走向产业化进程的关键一步,在美、日、欧等国家的铁基超导线制备还处于米级水平的时候,我国已走在世界最前沿。这一切,与中科院院士、物理学家赵忠贤八年前在铁基高温超导研究上实现的突破是分不开的。

  半个世纪以来,赵忠贤的名字一直与我国超导发展紧密相连。他在我国最早提出要探索高温超导体;最早建议成立国家超导实验室;他在高温超导研究出现的两次重大突破中都做出了重要贡献,代表中国站到国际物理学界的大舞台;他的研究成果曾两次获得科技界最受瞩目的荣誉之一国家自然科学奖一等奖……

  57年前,年轻的赵忠贤从他的家乡辽宁来到北京,那时中国的超导研究才刚刚起步,高温超导更是天方夜谭。如今,赵忠贤培养和影响了一批高温超导研究优秀人才,正在引领中国走在高温超导的前沿。而他本人也因为在高温超导领域的一次次突破,站到了最高领奖台上。

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