铁基高温超导团队：在坚守中创新，在创新中突破

连续三届空缺的国家自然科学奖一等奖今年终于不再孤单了。研究团队通过坚持创新和突破创新获得奖项绝非偶然。

我们的记者王

1月10日，中国科学院物理研究所(以下简称“物理研究所”)和中国科学技术大学(以下简称“中国科学技术大学”)以赵忠献、陈先辉、、温、为代表的研究团队，因在“发现40K以上铁基高温超导体和研究某些基本物理性质”方面的突出贡献，获得2013年国家自然科学奖一等奖。

在物理研究所，《中国科学报》的记者走访了项目的获奖者和相关领导及同事，并获得了一些启示。

一等奖的规模

国家自然科学奖一等奖标志着中国在科学研究领域的原始创新能力。多年来，它一直遵循“不短缺，不滥用”的原则。

1999年，中国颁布了《国家科学技术奖励条例》，其中国家自然科学奖的一项规定如下:国家自然科学奖授予在基础研究和应用基础研究中阐明自然现象、特征和规律并做出重大科学发现的公民。重大科学发现应是前人未曾发现或解释的，具有重大的科学价值，并得到国内外自然科学界的认可。

国家科学技术奖励办公室负责人在接受媒体采访时表示:“所谓‘重大科学发现’应具备三个条件:没有被前人发现或澄清，具有重大科学价值，并得到国内外自然科学界的认可。这三个必须同时可用，其中一个是必不可少的。同时，一等奖必须赢得评审委员会三分之二以上的票数，差额为一票。”

这表明该奖项以其科学性、公正性和权威性在中国科学界享有很高的地位。它反映了中国基础科学研究的最高水平。自2000年以来的13年中，只有4个项目获得了一等奖。在此之前，国家自然科学奖一等奖已经连续三年空缺。

我们的信心和勇气

今年，第一名找到了新主人。

事实上，早在1989年，赵忠贤等物理研究所的研究人员就因“液氮温区氧化物超导体的发现和研究”获得了国家自然科学奖一等奖。

1986年，德国和瑞士科学家发现了一种临界转变温度为35K的氧化铜超导体。很快，包括中国科学家在内的研究团队将氧化铜超导体的临界转变温度提高到液氮温区以上，突破了麦克米兰极限温度，使其成为高温超导体。

“尽管当时的条件比国外差得多，但我们还是第一个意识到瑞士科学家工作的重要性。我们抓住了这个机会。此外，我们的团队工作非常努力，可以汇集我们的智慧。”50多岁的赵忠贤在演讲中透露出的自信并没有减少。

同样，20年后，一位从事半导体研究的日本科学家意外地发现铁砷化合物具有超导性。从事物理学超导研究的科学家再次敏锐地抓住了这个机会:他们发现了一系列高于传统超导体极限临界温度的铁基超导体，使其成为第二个高温超导体家族。

近20年来，氧化铜高温超导体的研究进入了瓶颈期，相关的国际研究也陷入了低潮。在各种学术期刊上发表高温超导体论文变得非常困难，尤其是那些具有高影响因子的论文。因此，国内高温超导研究也遭受了打击，一些研究人员转向其他领域。

“我们不能因为寒冷而气馁，也不能因为不能生产产品而气馁。物理研究所是中国最早的国家研究机构之一。多年的文化沉淀给了我们一个容忍失败的学术环境。”物理研究所所长王宇鹏认为，他们拥有一支素质卓越的超导团队。

基础科学研究是一个长期的知识积累过程。根据国家科学技术奖励办公室的统计，过去获得国家自然科学奖一等奖的项目平均研究周期为14年。不为浮躁所动，瞄准学科前沿，做系统扎实的研究工作是超导团队获奖的重要基础。物理研究所聚集了一群科学家，他们一生坚持追求科学的真、善、美，反对将基础科学与穿衣和饮食联系起来。

朱克真认为，科学家应该“不盲从，不附和，以理性为基础”在逆境中，他们会坚持不懈，不怕强大的阻力，只问对与错，不顾利益。如果心是空的，不武断，不蛮横。注重团结，实事求是，不病呻吟，严格整顿，不苟且偷生。"

在采访中，记者还强烈地感到，重大科学发现往往不仅需要科学家对现有知识有透彻的了解，还需要热爱真理、坚持治学的科学态度、强烈的洞察力和创造性思维能力，同时还要有敢于创新的勇气和信心。

赵老师关于超导的文章当时没有选择影响因子高的国际期刊，而是选择了《物理快报》，后来被引用了几千次王宇鹏称赞这种信心。近年来，物理研究所鼓励研究人员致力于他们的工作，停止谈论基于文章数量和影响因素的“英雄”。十多年来，我们的科技论文机构一直在统计中名列第一，近年来有所下降。然而，我们不再匆忙，我们需要产生显著的结果，我们不能再盲目地谈论数量。”

难怪《科学》在其特别报告《新超导体将中国物理学家推向前沿》中指出:如果未来有更多的样本和数据在中国诞生，我们不必感到惊讶。

巧手“烧”出最美的“砖”

这些震惊世界的样本中有一些来自赵忠贤团队的研究员任。在设备简陋的条件下，任亲自制备并生长了一系列转变温度在50K以上的铁基超导体。

“新的超导体探索，燃烧数百次可能会成功一两次。那时，美国和日本的科学家飞到北京向我们要砖头。”由于超导材料的制备需要手套箱、高温炉、真空管等设备，而且烧制砖块的过程也有些相似，任和他的同事们给超导材料起了个绰号叫“砖块”。

“任是我们小组的总指挥。他做这一系列工作时才29岁。”赵忠贤对他的学生评价很高。

与此同时，王楠林研究小组也在用另一种方法制备样本。陈根福当时是王楠林团队的成员，在材料的准备和成长方面有着独特的经验。借助这些经验，他不仅率先合成了氧化铈、氧化铁和砷多晶，而且第一次生长出近乎完美的单晶，为铁基超导体的研究增添了新的元素。王楠林说:“生长样品又脏又苦，又累又难，陈根福的样品是我们实验的必要条件。”

金长青的研究方向是高压新材料和高压物理学。超导性一直是他们研究工作的一部分。

当发现的铁基超导系统不断产生优秀论文时，金长庆坚持“走前人没有走过的路，创造自己的新系统”。经过不懈的尝试和探索，他发现了以锂、铁和砷为代表的新型111体系超导体，以及1111体系和122体系的铁基超导体，在国际学术界引起了强烈反响。

大多数从事物理实验的科学家都有一双灵巧的手，物理研究所的大部分设备都经过了科学家的二次改造。例如，王楠林将当年购买的二手红外光谱仪改造成了一个非常有用的设备。他们完成了该设备超导研究的最关键部分。赵忠贤样品高压合成团队的核心设备几乎都是团队成员自己设计和改造的。

王宇鹏做了一个类比:“所有做实验的专家都知道设备，就像一个好的司机会修车一样。高压合成材料很有特点。他们在乐器上做了很多努力。高压合成和测试都是技术活动，没有好的技术是做不到的。”

毫无疑问，中国铁基超导的突破与科学家在仪器、工具、手段和方法上的创新密切相关。在过去的100年里，三大自然科学领域超过1/3的诺贝尔奖都与仪器和方法的创新密切相关。现代科学，尤其是自然科学，是经验科学。今天，科学越来越依赖于研究方法。实验方法的进步不仅有助于理论突破，而且可以改变科学家的思维，开辟新的研究领域。

“正因为如此，我们不再追求文章的数量和影响因素的增加。我们不仅非常重视超导团队中的五位获奖学术领袖，也非常重视具有独特技能的高度敬业的年轻人才。”王宇鹏告诉记者，物理研究所在2008年特别提拔了两位从事超导研究的年轻研究员，陈根福和任。

与斯帕克斯共进午餐

陈根福和任的办公室正对着对方。"我和任经常在午饭后去院子里转几圈."两人经常在中午交换他们最近的“烧砖”经历。

“我们所有的研究人员都在食堂吃午饭，还打扑克。我们都表达自己的观点。”钟芳与王楠林的合作始于一场扑克游戏。

2008年3月，王楠林的柳钟芳放松地玩扑克。他提到他在超导实验中发现了一些有趣的现象，而从事理论计算的钟芳也对超导材料非常感兴趣。在分享了王楠林的实验数据后，钟芳立即做了详细的计算。

“我们两个起初有不同的看法。从2008年3月到5月，我们经常讨论。物理学领域的交流非常重要，解决问题更依赖于集体智慧。”当时钟芳的办公室是一条走廊，讨论时挤满了人。

"你们可以一起写一篇文章。"那天晚上参加他们讨论的王宇鹏给出了建议。

两位科学家欣然接受了这个提议，这篇文章成为铁基超导领域最经典的文章之一。

超导结构的另一个里程碑来自王楠林和丁洪之间的合作。2008年刚刚回到中国的丁洪，第二天就致力于铁基超导的研究。他很兴奋能得到王楠林集团制造的样品。他在实验室建造了一个为期一周的地下室，并在实验中首次提出了铁基超导体的能隙对称性。

"当他们刚完成工作时，每个人都没有看见门，都公开合作。"王宇鹏认为，这种物质不仅影响铁基超导性，而且对研究所的文化也有很大影响。

现在，王楠林和钟芳有时会在午餐后散步并谈论他们的工作，这种*生长的π簇已经成为物理研究所的标准。

显然，当代科学技术的创新规律需要一个全球性的概念和一个系统性的概念。团队意识的建立、科学精神的弘扬、对他人工作和创造的尊重、科学家个人创造力与团队集体智慧的有机结合、整体优势的发挥也成为解决超导重大科技问题的关键因素。

我们会有更多的第一

“日本是第一个制造铁基超导材料的国家，我们抓住这个机会绝非偶然。在从事超导材料研究的科学家的头脑中，这些问题整天都在考虑，一个火花就能点燃它们。”方忠儒评论了他的同事。尽管这种类型的超导性被其他人发现，但成为高温超导性家族的意义也是不同寻常的。科学创新有不同的层次。

“自然科学奖以其对基础研究的关注和对原始创新的强调而闻名。物理研究所和中国科技大学有着良好的基础研究和历史积累的传统。该研究小组多年来一直专注于超导研究。该团队通过坚持创新和突破创新获得奖项绝非偶然。”王宇鹏从超导团队的成功中获得了许多启示:例如，最大限度地调动科技人才的创新热情，尊重科技人才的创新自主权，大力营造勇气、宽容、精英和团结的文化氛围。

人们有理由相信物理研究所已经有了合适的科研环境。给王宇鹏留下深刻印象的是，除了每年夏天世界顶尖物理学家访问物理研究所之外，当他带领团队到美国进行学术访问时，对方会非常重视插上中国国旗欢迎他们，并派出*别的学术代表进行学术讨论。

事实上，位于中关村的物理研究所比这一次更引起了大家的兴趣。第一颗人造红宝石，第一个氢液化器，第一个氦液化气等等都来自物理办公室。“国际学术评价制度”、“总工程师制度”和“秘书制度”等引领国家科研机构改革的趋势也从物理研究所开始。近年来，几所著名大学的校长和物理系系主任都从这里涌现出来。

“在推动物理学的同时享受乐趣是必要的。为什么一个人会因名字浮动而绊倒在自己的身上？”赵忠贤大胆地写道:我们已经有了许多第一，我们将会有更多的第一，为中华民族的伟大复兴做出新的贡献。

中国科学新闻(2014-01-14，第一版集锦)