持之以恒会有认识上的升华

1987年2月20日上午，13名研究人员拍了一张照片。物理部门提供的数字

1987年2月20日上午，在中国科学院物理研究所(以下简称物理研究所)拍摄了一张照片。照片中的13名研究人员显示他们的眉毛放松了。他们刚刚撰写了中国超导研究的新历史:准备初始转变温度为92.8开尔文(K，约-173.15摄氏度)的YBCO超导样品。

照片中，46岁的赵忠贤坐在第一排的右侧。1989年，作为第一名完成者，他与研究小组分享了国家自然科学奖的一等奖。这是中国学者首次在超导领域取得重大突破，从而引发全球高温超导。

20多年后，热度逐渐消退，一些人改行离开，而以赵忠贤为代表的一批人仍在默默坚守。

2013年，连续三年空缺的国家自然科学奖一等奖落到了物理研究所和中国科技大学(以下简称中国科技大学)。第一名的赵忠贤和中国科技大学的陈先辉教授等人在铁基高温超导领域的杰出贡献再次获得奖项。

自高温超导出现以来，它不断颠覆人们固有的认知。旧理论不再能解释新现象。就在这不合理的几十年里，中国学者抓住了坐冷板凳的机会，掀起了另一个高潮。

基础:判断+勇气

超导指的是当某些材料降到一定温度时，其电阻消失为零的现象。它既有巨大的应用前景，又有引人入胜的科学问题。

1986年，瑞士科学家比德尼奥和缪勒首次观察到镧钡铜氧化物化合物的超导性，临界温度高达35K——在此之前，人们普遍认为超导体必须来自传统金属和合金，临界温度不会超过40K，即存在“麦克米兰极限”。缪勒和其他人使用的材料是金属氧化物。"这些材料大多是绝缘体，似乎与超导性不相容."2013年国家自然科学奖一等奖的合著者、南京大学物理学院教授温告诉《中国科学日报》。

这一发现引起了赵忠贤的共鸣。事实上，早在20世纪70年代，他就大胆设想，更复杂的结构材料可能会导致超导体具有更高的临界温度。

读完论文后，赵忠贤立即得到了来自中国科技大学的同学陈立泉和黄玉珍，他们中的几个人分别做了测试和样品制备。1986年12月，陈立泉在黄玉珍合成的样品中观察到临界温度为70K的超导性，但实验结果无法重复。在此期间，美国和日本的学者相继发现了临界温度更高的新超导体，研究团队立即感受到了双重压力。

1987年春节，赵忠贤和他的同事们坚持工作，从原材料、实验方案和制备方法等方面寻找原因。最后，发现样品中氧含量的差异是决定是否超导的关键。经过几十年的不眠之夜，他们终于迎来了这篇文章的开篇。当天一大早，赵忠贤等人拍了照片，然后准备了样品。它们被释放，直到所有三批样品都是超导的，并且临界温度在液氮温度区。

“打开窗户的是两位瑞士科学家。我们进去后，把它变成了液氮温区。”赵忠贤回忆道。受转变温度的限制，超导研究过去不得不使用昂贵的液氦，低成本的液氮给了后代更多的光。

1987年2月24日，中国科学院数学与科学系召开会议，正式公布了赵忠贤等人制备的超导样品的元素组成:钇钡铜氧。第二天，他们的结果发表在《人民日报》上。

同年3月，美国物理学会年会上临时增加了一个关于高温超导的特别会议。可容纳1000多人的会议室已经满了。作为最重要的发言人之一，赵忠贤做了整整20分钟的报告。会议从晚上7点多持续到第二天清晨。

高温超导的研究已经在世界范围内掀起了一股热潮。尽管当时中国的研究状况比国外差得多，但他们仍然做出了重要贡献。

“赵老师，他们敢于在氧化物中寻找新的超导体，这说明他们有独特而敏锐的判断力，也需要勇气。”温胡亥说，“我认为这是从0到1的发现。”

积累:兴趣很重要

1987年前后，国内超导研究达到了顶峰。"只要你有一个炉子，你就可以很容易地燃烧样品."超导国家重点实验室主任周星江回忆说，当时全国几乎所有的大学都在行动。作为一名大四学生，他每隔几天就能在报纸上看到相关的进展，从而改变了许多年轻人的研究道路。

这时，赵忠贤做出了决定。他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。赵忠贤被任命为该实验室的首任主任。

1991年，物理研究所超导国家重点实验室通过验收。次年，中国科技大学超导研究所成立。然而，由于铜基超导材料的延展性和柔性有限，以及在机理研究上缺乏突破和应用前景不明朗，研究热逐渐消散，许多学者转向其他领域。

然而，高温超导的机理研究和新材料的探索从未停止。赵忠贤经常和他的继任者强调，这是凝聚态物理中最核心、最前沿的问题，“兴趣非常重要。你上瘾了，你会非常愿意去做的”。

自2002年以来，中国举办了几次国际高温超导高级论坛。新一代研究人才聚集在交易所。周星江、丁洪、陈根福等人纷纷回国，加入物理研究所开展超导相关研究。

2008年，颠覆性信号再次出现，中国科学家的机会来了。2月18日，东京理工大学的河野英夫等人报道了26K铁基超导体的发现。以前，人们认为实现超导的要求之一是完全抗磁性，而铁由于其自身的磁性被认为是超导研究的禁区。

当他听到这个消息时，陈贤慧正在外面开会。他知道，如果临界温度不超过39K，那将毫无意义。那天深夜，他回到学校，立即组织学生进行讨论和实验。3月25日，经过反复验证，陈先辉团队获得了一种在常压下临界温度为43K的铁基超导体，首次打破了国际上的“麦克米伦极限”。

三天后，物理研究所的研究员赵忠贤和任报道，掺氟氧化镨铁砷化合物的临界温度为52K；4月，他们还发现掺氟氧化钐砷化合物的临界温度在压力下可以上升到55K。

以前的积累并没有到此为止。物理研究所的研究人员王楠林和陈根福等人迅速制备了掺杂样品，实现了超导性，并在一周内完成了基本性能的测量。在与同事钟芳的合作中，他们首先提出铁基超导矩阵具有自旋密度波不稳定性，这一点后来被中子散射实验所证实。

2008年底，铁基超导研究分别被美国科学、美国物理学会和欧洲物理学会评为年度重大进展，新一轮“超级热传导”在世界范围内点燃。

为了这一天，中国科学家已经沿着这条路走了21年。

“从0到1的创新就像盖楼。如果地基没有建成，前10层也没有建成，就不可能直接建造第11层。”周星江叹了口气。

升华:理论+实践

当被问及成功经验时，赵忠贤总是喜欢说“祝你好运”。陈贤慧还说:“我很幸运遇到了超导研究的两个热潮。”

然而，坚持一条道路几十年不仅仅是运气。

2008年，日本科学家发现26K铁基超导后，赵忠贤曾反思:“这种材料正常状态的结构和物理特征与我们长期的研究思路完全一致，但由于我一直认为铁对超导有害，所以我错过了第一次发现它的机会。”他把错过的机会归因于他未能解放思想。

同样，在铁基超导研究的早期阶段，陈先辉实验室很久就注意到钡-铁-砷前驱体，但是当钾被掺杂时，烧结温度太高，以致钾和石英管之间的反应没有结合样品，超导性没有实现。最后，德国科学家发现了掺钾钡铁砷超导体。这一经历深刻地提醒他:“科学发现只是第一个，不是第二个。”

“感觉只能解决现象问题，理论只能解决本质问题。这些问题的解决不能脱离实践。”赵忠贤曾在他的论文中写道。

科学研究需要理论和实验基础，否则当真正的新现象出现时，就没有准确的认知能力温胡亥强调，原有的创新成果需要脚踏实地，深入培育。“结果是在实践中偶然或突然发现的，很难凭空想象。”

如果说1987年的结果是由少数贫困人口获得的，那么2008年左右的第二波高潮是一群人分成了许多不同的部分，并且发展得更快。

超导国家重点实验室见证了这两个波。实验室主任的接力棒也由赵忠贤传给了文、和周星江。

"在许多物理机制研究方面，中国现在与外国不相上下."周星江仍然记得，2000年左右，当他听到国外学者谈论光电子能谱时，他的心里“充满希望”。然而，2008年后，那些从国外回来的人说，“如果你不参加国内论坛，你就不会知道超导的最新进展。”

赵忠贤在给年轻人做报告时曾说:“坚持做某事是在长期积累基础上的理解升华。这种升华可以理解，但不能解释。”