荣获国家最高科技奖：赵忠贤与他的高温超导

1月9日上午，全国科学技术奖励大会在北京举行。中国科学院物理研究所赵忠贤院士荣获2016年国家最高科学技术奖。**总书记、国家主席、*军委主席*向赵忠贤院士颁奖。

赵忠贤是中国高温超导研究的主要倡导者、推动者和实践者。他为在中国和国际前沿建立高温超导研究做出了重要贡献。他是中国高温超导研究的创始人之一，也是新中国培养的科学家的杰出代表之一。

神奇的超导性

超导性(全称超导性)是指当温度降到某一临界值(即超导临界温度)以下时，某些材料的电阻突然消失的现象。具有这种特性的材料被称为超导体。

也许你不知道，超导性就在我们身边:目前医院使用的1.5T和3T磁共振成像机的核心部件是1.5特斯拉(磁感应强度的测量单位)或3特斯拉超导磁体；在北美，有成千上万的高温超导滤波器服务于移动电话基站，与传统基站相比，大大提高了通信质量。在2012年发现“上帝粒子”的欧洲粒子物理研究所的大型对撞机中，几十公里的超导加速环和几个多层超导探测器是最关键的部件...

超导具有广阔的应用前景。德国利用高温超导磁体的涡流加热技术将热加工铝的功率转换效率提高了30%。一旦超导技术被广泛应用，它将为人类创造巨大的利益。日本已经计划在2027年开始运营新干线。超导磁悬浮列车将达到每小时500公里。

在纯科学中，超导作为当今物理学中最重要的前沿问题之一，吸引了众多科学家的注意。自从1911年发现超导以来，10名研究超导的科学家获得了5项诺贝尔奖。

事实上，自1911年以来，超导研究中最重要的两个问题是:如何找到临界温度更高、应用更广泛的超导体？为什么超导体会超导？众多杰出的科学家纷纷效仿，赵忠贤就是其中一位平凡而杰出的科学家。

年轻的科学梦想

在高中，赵忠贤深受国家号召“向科学进军”的影响。他从一本苏联杂志上了解到很多关于“老大哥”的新进展，比如卫星、火箭、半导体等。这激起了赵忠贤对科学的浓厚兴趣，也激起了他想让中国成为科技强国的愿望。

高中毕业时，赵忠贤最初想申请地质专业，为祖国寻找矿产资源，但体检时被误诊为平族，没有资格申请。想考哈尔滨军工，因为被控反对卫生*而失去了报名的机会。当他向校长(也是校长)展示自己的政治表现时，他被一本招聘手册吸引住了，在一些学生的“鼓励”下，他决定申请北京的中国科技大学，在那里他实现了第一个和第二个愿望。

1959年，我作为纪念品进入大学(在北京玉泉路中国科技大学礼堂前)

1959年，赵忠贤被中国科技大学科技与物理系录取。他于1964年大学毕业，被分配到中国科学院物理研究所。他对祖国50多年的科学未来充满了美好的憧憬。

一个勇敢的年轻人

赵忠贤很快在物理研究所出了名，并成为该研究所的一名关键青年人才。

物理研究所是新中国超导研究的发源地。赵忠贤被指派到研究所所长洪先生领导的研究小组进行超导研究。*开始后，超导研究受到很大影响，大多数基础研究*停止。年轻的赵忠贤作为企业领导，参与并完成了多项国防任务。

1973年，根据周总理的指示，一批青年学生和学者被派往国外学习。赵忠贤被从干校召回。1974年，他去英国剑桥大学深造，接触了世界上超导研究的前沿。75年回国后，赵忠贤提出要“探索高临界温度超导体”(以下简称“高温超导体”)。

1975年剑桥大学的春节

所谓的“高温超导体”是指临界温度超过40K(约负233摄氏度)的超导体。根据赢得1972年诺贝尔奖的BCS理论，麦克米兰认为超导临界温度不可能超过40K。他的计算已被国际学术界普遍接受，因此40K被称为“麦克米兰极限”。

经过调查、交流和深思熟虑，赵忠贤支持少数理论家对麦克米伦极限的挑战，麦克米伦极限是国际上公认的经典理论。1977年，他在《物理学》上撰文阐述了自己的观点，指出由于结构不稳定，临界温度可以达到40-55K而没有结构相变，并进一步提出复杂结构和新机制在某些情况下甚至可以达到80K。

当时，其他人认为赵忠贤太大胆了。物理研究中的低温通常是通过液氦和液氮来实现的。液氮只能达到最低77K，所以对于临界温度低于40K的超导体来说，只有几十倍昂贵的液氦可以用于研究。在1958年的“*”期间，中国没有液氦就不能研究超导。受当时大气的影响，相当一段时间的研究是跨越式的，目标是“跨越”出77K以上的“液氮温区超导体”，结果可想而知。因此，20年后，当赵忠贤再次提出80K液态氮超导体可以存在时，所有人仍然心有余悸。

然而，作为当时极少数的“归国人才”，赵忠贤得到了支持，开始在全国范围内组织和推动“探索高临界温度超导体”的研究。到1986年底，他已经组织并举办了六次研讨会。尽管条件如此艰苦，他能在掩护下打败老鼠，但他周围逐渐有了一群志同道合的同事。

厚厚的产品和稀疏的头发会引起很大的轰动。

赵忠贤自己也没有想到，在短短的几个月里，他从一个物理研究所的普通研究员变成了国际物理学界代表中国的符号。

1986年，欧洲科学家贝特朗·诺斯和缪勒发表了关于镧-钡-铜-氧体系中可能存在35K超导性的工作。当时，世界上一些超导研究人员正在关注另一篇论文(后来被证明是错误的)，而赵忠贤和其他一些学者对伯努利和缪勒的论文感兴趣。本文中提到的“杨-泰勒”效应与赵忠贤1977年的文章“没有结构相变的结构不稳定将导致高温超导”相呼应，促使他立即组织团队在当时相对较差的科研条件下开始研究氧化铜超导体。

1986年底，赵忠贤的团队和几个国际团队几乎同时突破了镧钡铜氧体系的麦克米伦极限，获得了40K以上的高温超导体。那时，世界物理圈可以说已经震动了地球和山脉。传统理论的崩溃使得《北京的赵》多次出现在国际著名科学期刊上。

在这一突破中，赵忠贤团队还发现了70K超导性，这离77K液氮温区不远。不幸的是，外国研究小组没有在同一系统中看到70K的迹象。

由于当时没有人能够重复70K标志，海外学者质疑中国的结果，写信和打电话施压。然而，赵忠贤意识到，名义上的“同一体系”只是相同的基本化学比例，但实际成分却不同——他们实验样品中使用的原材料是1956年由一家公私合营工厂生产的，其中含有许多杂质。这启发他们注意到杂质也起了作用，导致了70K标志的出现。他们开始主动“引入杂质”。用锶代替钡后，70K没有再出现的迹象，确定并实施了“钡基多相体系中用钇代替镧”的方案。1987年2月19日深夜，他们的团队在液氮温区发现了一种超导体，钡钇铜氧的临界温度为93K。1987年2月24日，中国科学院数学与科学系召开新闻发布会宣布了这一发现，并在世界上首次宣布了元素的组成。《人民日报》25日报道了这条新闻，并被世界各地的主要新闻机构转载。液氮温区的超导体旋风席卷全球。因此，赵忠贤的集体获得了1989年国家自然科学集体一等奖，并作为团队代表获得了第三世界科学院物理奖。

1987年，我和《YBCO高温超导》论文的所有作者在物理研究所a楼的实验室前合影。

赵忠贤等人的成就引起了国际学术界的关注。93K超导体的发现突出了伯努利和缪勒写的文章“氧化铜可能有35K超导性”的重要性，他们获得了1987年的诺贝尔物理学奖。为此，中国的工作也在颁奖公报中被提及。波德诺兹指出:“赵教授和他的同事们在研究方面取得了显著的成就，感谢他们对世界科学技术的发展和超导研究的重要贡献。”

1987年9月，第三世界科学院院长萨拉姆将环球航空奖授予人民大会堂。

赵忠贤等人的工作极大地提升了中国物理学的国际地位。1987年，赵忠贤作为五位特别报告员之一参加了美国物理学会三月会议。中国科学家在国际上接受这种治疗是极其罕见的。会议后来被称为“物理摇滚音乐节”——物理学家被高温超导的突破所吸引，挤满了整个会场，疯狂的场面持续了7个多小时。1987年3月的会议标志着中国物理学家进入了高温超导研究的世界舞台。

1987年，作为五位特别报告员之一，代表小组在美国物理学会三月会议上作了报告。

新高度

经过1987年的辉煌，赵忠贤学习了20年，终于带领中国队再次引领世界热潮。

1988年在办公室

经过87年的成就，尽管他获得了许多奖项和荣誉，赵忠贤并没有被冲昏头脑。他总是告诉研究所里的同事:我是一个普通人，我做的是我自己的工作。荣誉属于国家，成就属于集体，而我只是其中之一。他努力工作，专注于继续他对高温超导的研究。

在1992年左右的实验室工作中

也正是在这个时期，这个“普通人”稳步地进一步浓缩了他的学术思想，他逐渐发展起来的新的学术思想再次成为第二次突破的基础。在此期间，他还促进了超导的发展，培养了一批人才。赵忠贤和陈立泉共同向国务院提出建立国家超导实验室(现为超导国家重点实验室)，并获得批准。赵忠贤担任了第一实验室的主任。目前，超导国家重点实验室已成为世界领先的超导研究基地，培养了一大批优秀的超导研究人才。

转眼间，20年过去了。2008年，日本科学家细野报告了镧-氧-铁-砷体系中的26K超导性，这与赵忠贤的“具有多重相互作用的四方层状结构体系中的高温超导性”的新观点相一致。他立即意识到这种铁砷化合物(后来称为“铁基超导体”)很可能是一种新的高温超导体。事实上，赵忠贤在1994年研究了结构相同的稀土-铜-硒-氧体系，但没有使用铁。

赵忠贤提出了高温高压合成与轻稀土元素替代相结合的方案。他带领团队迅速将铁基超导体的临界温度提高到50K以上，创下了55K的记录，并一直保持到现在，这为确认铁基超导体是高温超导体的第二个家族提供了重要依据。高温超导研究领域的第二个突破已经实现。在此期间，他带领年轻人在67岁时几乎通宵工作了三次，并在早期完成了三篇最重要的论文。后来得知其中一本比国外同行只早出版了一天。

赵忠贤的铁基超导研究得到了国内外的高度评价。《美国科学杂志》三次报道了赵忠贤集团的工作，并在一篇题为《新超导体将中国物理学家推向前沿》的文章中，充分肯定了赵忠贤集团的贡献。作为“40K以上铁基高温超导体的发现和一些基本物理性质研究”的重要组成部分，赵忠贤小组的研究成果获得了2013年国家自然科学一等奖。

50多年前，当年轻的赵忠贤背着行李来到北京时，中国的超导研究还处于起步阶段，高温超导更是不可能。今天，一个世界领先的中国高温超导研究团队聚集在70岁的赵忠贤身边。中国的高温超导研究已经处于世界领先地位。

几十年来，赵忠贤一直是中国高温超导研究从追赶到领先世界的历史进程中的主要倡导者、推动者和实践者。他具有无私奉献的精神和国际领先的成就，是新中国培养的科学家的杰出代表。它为植根于中国、走在世界前列的高温超导研究做出了重要贡献。

今天，象征着中国在科学技术领域最高荣誉的最高国家科学技术奖授予赵忠贤，不仅是为了表彰他的杰出贡献，也是为了表彰受他影响的几代青年科学家在前人成就的基础上再接再厉，在未来的第三次高温超导突破中取得新的成就，为祖国的科学技术发展做出贡献。

(本文部分图片由新华社记者金拍摄)