持之以恒会有认识上的升华(2)
“赵老师他们敢于在氧化物中寻找新型超导体,说明有独特和敏锐的判断力,也需要勇气。”闻海虎说,“我想这就是从0到1的发现。”
积累:兴趣很重要
1987年前后,国内超导研究热度达到顶峰。“只要你有炉子,很容易就烧出样品来。”超导国家重点实验室主任周兴江回忆,那时国内高校几乎全部上阵,还在读大四的他隔几天就能在报纸上看到相关进展,许多年轻人的研究道路就此改变。
此时的赵忠贤做出了一个决定,他和陈立泉联名向国务院建议成立国家超导实验室(现超导国家重点实验室)并获得批准,赵忠贤任首届实验室主任。
1991年,物理所超导国家重点实验室通过验收;次年,中国科大超导研究所成立。但由于铜基超导材料延展性与柔韧性受限,加之机理研究未有突破,应用前景不明朗,研究热度逐渐散去,不少学者纷纷转行。
不过,高温超导的机理研究、新材料探索从未停止。赵忠贤常和后辈强调,这是凝聚态物理最核心最前沿的问题,而且“兴趣很重要,你有瘾了,会非常愿意做它”。
2002年起,国内举办了数届国际高温超导前沿论坛,新一代研究人才在交流中集结,周兴江、丁洪、陈根富等人相继回国,加盟物理所开展超导相关研究。
2008年,颠覆信号再次出现,中国科学家的机会来了。2月18日,日本东京工业大学细野秀雄等人报告发现26K铁基超导体。此前,人们认为实现超导的要件之一是完全抗磁,铁因自带磁性而被认为是超导研究的禁区。
得知消息时,陈仙辉正在外开会,他深知临界温度若不超过39K,意义不大。当天深夜他赶回学校,立刻组织学生讨论、实验。3月25日,经反复验证,陈仙辉小组获得了常压下临界温度43K的铁基超导体,首次在国际上突破“麦克米兰极限”。
3天后,赵忠贤和物理所研究员任治安等人报告了氟掺杂镨氧铁砷化合物的临界温度为52K;4月,他们又发现压力环境下氟掺杂钐氧铁砷化合物临界温度可升至55K。
先前的积淀不止于此。物理所研究员王楠林与陈根富等人在一周内迅速制备出掺杂样品、实现超导并完成基本性质测量。他们与同事方忠合作,最先提出铁基超导母体有自旋密度波不稳定性,随后通过中子散射实验证实。
2008年底,铁基超导研究分别入选美国《科学》、美国物理学会和欧洲物理学会评选的年度重大进展,全球燃起新一轮“超导热”。
为这一天,中国科学家在这条路上走了21年。
“从0到1的创新就像盖楼,如果地基不打、前面10层楼不盖,直接盖第11层是不可能的。”周兴江感慨道。
升华:理论+实践
每次被问到成功经验,赵忠贤总爱说“运气好”。陈仙辉也说:“我很幸运,遇上了超导研究的两次热潮。”
但在一条路上坚持几十年,绝非仅凭运气。
2008年,26K铁基超导被日本科学家发现后,赵忠贤曾反省:“这个材料的结构和正常态的物理特点与我们长期以来的研究思路完全一致,但是由于我一直认为铁会对超导不利,所以错过了首次发现的机会。”他将这次机会的错失归结为没能解放思想。
无独有偶,在铁基超导研究初期,陈仙辉实验室早就注意到钡铁砷母体,但在掺钾时,烧结温度过高使钾跟石英管反应没有掺入样品而未实现超导,最后钾掺杂的钡铁砷超导体被德国科学家发现。这次经历深刻地提醒他:“科学发现只有第一,没有第二。”
“感觉只解决现象问题,理论才解决本质问题。而这些问题的解决,一点也不能离开实践。”赵忠贤曾在论文中如此写道。