趙忠賢院士頭上頂著諸多光環(huán)—2016年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、兩次國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、兩次國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、第三世界科學(xué)院物理獎(jiǎng),以及國(guó)際超導(dǎo)領(lǐng)域的重要獎(jiǎng)項(xiàng)馬蒂亞斯獎(jiǎng)。
他是我國(guó)高溫超導(dǎo)研究的奠基人之一,50年來(lái)癡迷于高溫超導(dǎo)研究,將我國(guó)的超導(dǎo)技術(shù)從一窮二白提升到了世界之巔。
76歲的趙忠賢并沒(méi)有躺在功勞簿上睡大覺(jué),依然帶著團(tuán)隊(duì)成員,包括他的4名學(xué)生活躍在實(shí)驗(yàn)室。他對(duì)名利看得很淡:“說(shuō)實(shí)話,我做科研從來(lái)沒(méi)想過(guò)要拿獎(jiǎng),拿獎(jiǎng)只是順帶的結(jié)果。”“上了歲數(shù),如果大家說(shuō)‘這老頭還不錯(cuò)’,我就很高興了?!?/p>
趙忠賢生于遼寧,從中科大畢業(yè)后進(jìn)入中科院物理研究所工作。1976年,他將自己的研究集中在了高溫超導(dǎo)領(lǐng)域。趙忠賢平時(shí)話不多,但只要說(shuō)起老本行超導(dǎo),他的話匣子就打開了。
超導(dǎo)是指某些材料在溫度降低到一定數(shù)值時(shí)電阻會(huì)突然消失。具備這種特性的材料,被稱為超導(dǎo)體。但最讓科學(xué)家頭疼的是,超導(dǎo)現(xiàn)象一直與極低的溫度密不可分,很多材料雖然有可能變?yōu)槌瑢?dǎo)體,但它們的臨界轉(zhuǎn)變溫度實(shí)在太低,接近絕對(duì)零度(-273℃)。1968年,美國(guó)物理學(xué)家麥克米蘭斷定,傳統(tǒng)超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度只能達(dá)到39K(-234℃)。39K在物理學(xué)界被稱為“麥克米蘭極限”。
趙忠賢年輕時(shí)就有股初生牛犢不怕虎的沖勁兒。1977年,36歲的趙忠賢在《物理》上撰文稱,臨界轉(zhuǎn)變溫度可以達(dá)到40~55K,甚至80K?!爱?dāng)時(shí)大家都認(rèn)為是天方夜譚?!?/p>
1986年4月,瑞士科學(xué)家柏諾茲和穆勒發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物在35K時(shí)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。趙忠賢看到相關(guān)論文后,敏銳地察覺(jué)到這可能是一個(gè)突破口。1986年12月,趙忠賢在用鋇鑭銅氧化物重復(fù)得出了柏諾茲和穆勒的結(jié)果之外,同時(shí)看到了70K條件下的超導(dǎo)現(xiàn)象,這一結(jié)果立即引起了國(guó)際上的關(guān)注和震動(dòng)。“在科學(xué)研究中,如果一個(gè)實(shí)驗(yàn)成果不能重復(fù),那么即便它真實(shí)存在,也會(huì)被認(rèn)為站不住腳?!庇捎诋?dāng)時(shí)沒(méi)人能夠重復(fù)得到這一結(jié)果,海外有學(xué)者對(duì)此表示質(zhì)疑。
“只能想盡辦法,力爭(zhēng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果?!蹦嵌稳兆于w忠賢心力交瘁?!皦毫φ娴暮艽?,甚至有學(xué)者說(shuō)讓我們收回公布的結(jié)果。”他感覺(jué)自己一個(gè)月內(nèi)頭發(fā)都白了很多。
1986年到1987年間,他最長(zhǎng)有4個(gè)月沒(méi)有回家,吃、睡都在實(shí)驗(yàn)室,晝夜不停地干。“當(dāng)時(shí)整晚不睡覺(jué),像打了雞血一樣?!?/p>
“當(dāng)時(shí)我們的條件真的很差,連個(gè)像樣的爐子也沒(méi)有。我用從別處淘回來(lái)的廢舊設(shè)備自制了一臺(tái)液壓器,我管它叫土炮。”
他做樣品用的材料也是1956年生產(chǎn)的,雜質(zhì)很多。但沒(méi)想到,正是因?yàn)橛须s質(zhì),讓他“因禍得福”。趙忠賢意識(shí)到,鋇鑭銅氧化物中出現(xiàn)的70K超導(dǎo)現(xiàn)象很可能是因?yàn)槭芟⊥敛牧现须s質(zhì)的影響。于是,他采用摻雜和替換的方式制備樣品。
1987年2月19日深夜,趙忠賢在釔鋇銅氧中發(fā)現(xiàn)了臨界轉(zhuǎn)變溫度93K的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體,而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以重復(fù)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的人喜極而泣。此時(shí),他已經(jīng)48個(gè)小時(shí)沒(méi)有睡覺(jué)?!斑@是一個(gè)世界級(jí)突破。從-268.8℃的液氦溫區(qū)提高到-196℃的液氮溫區(qū),意味著制冷難度和成本的大幅度降低。液氮的價(jià)格只有液氦的幾十分之一,可以像用熱水瓶打水一樣一打大一瓶?!?/p>
1987年2月24日,中科院召開新聞發(fā)布會(huì),宣布了趙忠賢的重大發(fā)現(xiàn),趙忠賢一戰(zhàn)成名。
1987年3月18日晚,美國(guó)物理學(xué)年會(huì)在紐約舉行,46歲的趙忠賢作為5名特邀嘉賓之一做了20分鐘的報(bào)告。這是那個(gè)年代中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際舞臺(tái)上少有的亮相,這也標(biāo)志著中國(guó)的高溫超導(dǎo)研究已躋身世界前列。“當(dāng)時(shí)我到酒店之后有很多留學(xué)生找到我,說(shuō)在這樣的國(guó)際會(huì)議上能看到中國(guó)專家的身影,真的很激動(dòng)。”
最終,因?yàn)閷⒊瑢?dǎo)材料臨界轉(zhuǎn)變溫度從液氦溫區(qū)提高到液氮溫區(qū),趙忠賢于1989年獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。
然而在這波熱潮過(guò)后,超導(dǎo)研究卻陷入低潮,更理想的高溫超導(dǎo)體不知該去哪里尋找。趙忠賢的團(tuán)隊(duì)坐了20年的“冷板凳”,很多人離開了超導(dǎo)研究,有人下海,有人調(diào)整了研究方向。
但趙忠賢不急不躁。他說(shuō),搞研究就像打麻將。打麻將你不見得每一次都能和,搞科研也是這樣。每天總感覺(jué)更接近真理,多有意思?!拔蚁硎苤憧蒲械臉?lè)趣,并且我們還經(jīng)常能‘和牌’?!?/p>
2008年3月28日,他又“和牌”了—經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的實(shí)驗(yàn),臨界轉(zhuǎn)變溫度52K的鐠鐵砷氧氟做出來(lái)了,團(tuán)隊(duì)成員非常興奮。“不僅是臨界溫度從26K升到52K,突破了麥克米蘭極限,而且這意味著時(shí)隔20多年之后,高溫超導(dǎo)材料終于有了銅氧化物家族之外的另一新成員?!?/p>
在趙忠賢的書架上,擺著一張十分顯眼的照片。照片上,他身著紅白色滑雪服,雙臂緊夾滑雪桿,正在滑雪。雖然已76歲高齡,但這位院士從來(lái)“不服老”,他喜歡挑戰(zhàn)和刺激,除了滑雪,他還喜歡漂流、打球。
很多人不知道,這位治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家在音樂(lè)上也有很深的造詣。他會(huì)吹小號(hào)、拉手風(fēng)琴,跟很多音樂(lè)家有著深厚的友誼。中國(guó)的音樂(lè)作品有兩個(gè)他特別喜歡:一個(gè)是小提琴協(xié)奏曲《梁?!罚硪粋€(gè)就是王立平為《紅樓夢(mèng)》作的曲。國(guó)外的音樂(lè)家,像莫扎特、威爾第的作品他也很喜歡?!拔矣X(jué)得科學(xué)和音樂(lè)都需要?jiǎng)?chuàng)造?!壁w忠賢說(shuō)。