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        趙忠賢:我只做超導(dǎo)一件事

        2018-04-09 17:06:08
        中華兒女 2018年3期
        關(guān)鍵詞:臨界溫度溫區(qū)超導(dǎo)體

        半個(gè)世紀(jì)以來, 著名物理學(xué)家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)研究中兩次實(shí)現(xiàn)重大突破……而諸多頭銜、榮譽(yù)等身,趙忠賢從未自滿。

        2017年1月9日,趙忠賢憑借超導(dǎo)領(lǐng)域的研究站上國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。他說,“我覺得,我一輩子就做了一件事,但是并不枯燥,因?yàn)槌瑢?dǎo)研究充滿挑戰(zhàn)與發(fā)現(xiàn)。能將個(gè)人的興趣與生計(jì)結(jié)合起來,是最理想的選擇,這有多快樂!”

        超導(dǎo)是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一,是超導(dǎo)電性的簡(jiǎn)稱,指當(dāng)某種材料處于一定的溫度等條件下,電流可以在其中無阻地流動(dòng),具備這種特性的材料叫超導(dǎo)體。物理學(xué)家麥克米蘭根據(jù)傳統(tǒng)理論計(jì)算推斷,超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度不能超過40K,這個(gè)溫度被稱為麥克米蘭極限溫度。

        1974年,趙忠賢到英國劍橋大學(xué)冶金與材料科學(xué)系超導(dǎo)組進(jìn)修。而趙忠賢回國后的幾年,從事的工作就是在與阻力做著無休止的抗?fàn)?。消滅阻力,不斷地尋求克服阻力的條件和方法。當(dāng)一個(gè)溫度極限被突破,電流暢通無阻的流動(dòng)起來,而就在此時(shí),另一個(gè)阻力極限又已經(jīng)在等著他了。

        1977年,趙忠賢在《物理》雜志上撰文,指出結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定又不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相變可以使臨界溫度達(dá)到40~55K,并提出復(fù)雜結(jié)構(gòu)和新機(jī)制在某些情況下甚至可以達(dá)到80K。挑戰(zhàn)由經(jīng)典理論推導(dǎo)出的麥克米蘭極限,以至于當(dāng)時(shí)不少人認(rèn)為“趙忠賢膽子實(shí)在是太大了”。

        在最困難的時(shí)候,他和團(tuán)隊(duì)成員相互鼓勵(lì):“別看現(xiàn)在這個(gè)樣品不超導(dǎo),新的超導(dǎo)體很可能就誕生在下一個(gè)樣品中?!苯K于,1986年底,趙忠賢的團(tuán)隊(duì)和國際上少數(shù)幾個(gè)小組幾乎同時(shí)在鑭鋇銅氧體系中獲得了40K以上的高溫超導(dǎo)體,一舉顛覆被奉為圭臬的“超導(dǎo)臨界溫度最高不大可能超過40K”的麥克米蘭極限!傳統(tǒng)理論崩塌,世界物理學(xué)界為之震動(dòng),“北京的趙”在國際著名科學(xué)刊物上嶄露頭角。

        與此同時(shí),趙忠賢團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了70K的超導(dǎo)跡象,這已經(jīng)離77K液氮溫區(qū)不遠(yuǎn)了。由于當(dāng)時(shí)沒人能夠重復(fù)70K跡象,海外有學(xué)者質(zhì)疑中國的結(jié)果,來信和打電話施壓。

        后來經(jīng)過反復(fù)思考試驗(yàn) 趙忠賢意識(shí)到:由于實(shí)驗(yàn)樣品用的原料含有很多雜質(zhì),70K跡象的出現(xiàn)可能是雜質(zhì)發(fā)揮了某種作用。頂著巨大的壓力,趙忠賢并沒有放棄,他開始主動(dòng)“引入雜質(zhì)”。趙忠賢清楚地記得,就在1987年2月19日深夜,他們團(tuán)隊(duì)在鋇釔銅氧中發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體!23日,他們研制出第二批樣品,由此證明了制造工藝的可重復(fù)性。24日,中國科學(xué)院數(shù)理學(xué)部舉行新聞發(fā)布會(huì)宣布了這一發(fā)現(xiàn),并在世界上首次準(zhǔn)確公布了材料的組成成分。

        他成功了!趙忠賢等人的發(fā)現(xiàn)使得超導(dǎo)體低溫環(huán)境的創(chuàng)造由原本昂貴的液氦替代為便宜而好用的液氮。從此,在全世界范圍刮起了液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的旋風(fēng)。無論是經(jīng)歷輝煌,還是面對(duì)低谷,趙忠賢都能保持一份平和的心態(tài),繼續(xù)潛心研究,厚積薄發(fā)。也是這種對(duì)科學(xué)的孜孜以求,讓趙忠賢在20年后再次引領(lǐng)世界熱潮,收獲了超導(dǎo)研究的第二次突破,創(chuàng)造了大塊鐵基超導(dǎo)體55K最高臨界溫度紀(jì)錄并保持至今。

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