半個世紀以來, 著名物理學家趙忠賢的名字一直與我國超導發展緊密相連。他在我國最早提出要探索高溫超導體,最早建議成立國家超導實驗室,他在高溫超導研究中兩次實現重大突破……而諸多頭銜、榮譽等身,趙忠賢從未自滿。
2017年1月9日,趙忠賢憑借超導領域的研究站上國家最高科學技術獎的領獎臺。他說,“我覺得,我一輩子就做了一件事,但是并不枯燥,因為超導研究充滿挑戰與發現。能將個人的興趣與生計結合起來,是最理想的選擇,這有多快樂!”
超導是20世紀最偉大的科學發現之一,是超導電性的簡稱,指當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,具備這種特性的材料叫超導體。物理學家麥克米蘭根據傳統理論計算推斷,超導體的轉變溫度不能超過40K,這個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冶金與材料科學系超導組進修。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爭。消滅阻力,不斷地尋求克服阻力的條件和方法。當一個溫度極限被突破,電流暢通無阻的流動起來,而就在此時,另一個阻力極限又已經在等著他了。
1977年,趙忠賢在《物理》雜志上撰文,指出結構不穩定又不產生結構相變可以使臨界溫度達到40~55K,并提出復雜結構和新機制在某些情況下甚至可以達到80K。挑戰由經典理論推導出的麥克米蘭極限,以至于當時不少人認為“趙忠賢膽子實在是太大了”。
在最困難的時候,他和團隊成員相互鼓勵:“別看現在這個樣品不超導,新的超導體很可能就誕生在下一個樣品中?!苯K于,1986年底,趙忠賢的團隊和國際上少數幾個小組幾乎同時在鑭鋇銅氧體系中獲得了40K以上的高溫超導體,一舉顛覆被奉為圭臬的“超導臨界溫度最高不大可能超過40K”的麥克米蘭極限!傳統理論崩塌,世界物理學界為之震動,“北京的趙”在國際著名科學刊物上嶄露頭角。
與此同時,趙忠賢團隊還發現了70K的超導跡象,這已經離77K液氮溫區不遠了。由于當時沒人能夠重復70K跡象,海外有學者質疑中國的結果,來信和打電話施壓。
后來經過反復思考試驗 趙忠賢意識到:由于實驗樣品用的原料含有很多雜質,70K跡象的出現可能是雜質發揮了某種作用。頂著巨大的壓力,趙忠賢并沒有放棄,他開始主動“引入雜質”。趙忠賢清楚地記得,就在1987年2月19日深夜,他們團隊在鋇釔銅氧中發現了臨界溫度93K的液氮溫區超導體!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性。24日,中國科學院數理學部舉行新聞發布會宣布了這一發現,并在世界上首次準確公布了材料的組成成分。
他成功了!趙忠賢等人的發現使得超導體低溫環境的創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超導體的旋風。無論是經歷輝煌,還是面對低谷,趙忠賢都能保持一份平和的心態,繼續潛心研究,厚積薄發。也是這種對科學的孜孜以求,讓趙忠賢在20年后再次引領世界熱潮,收獲了超導研究的第二次突破,創造了大塊鐵基超導體55K最高臨界溫度紀錄并保持至今。