陳創天讓美國『憋屈』 15年的晶體大師

文/劉馳

陳創天，他的名字可能大部分中國人聽都沒有聽過，可在大洋彼岸的美國人，不僅知道他，還咬牙切齒地念著他的名字。他是中國科學院院士，是國家重大科研裝備研制專項“深紫外固態激光源前沿裝備”首席科學家之一，該項目的完成使我國成為目前世界上唯一能夠制造出實用化、精密化全固態激光器并成功應用于前沿裝備的國家。他因此獲得了2019年國家最高科技獎提名，可他沒能等到獎項揭曉的那一天，就在2018年10月31日這天靜悄悄地走了。

在物理科學領域，有這樣一項關鍵的核心技術，被陳創天死死“鎖”了15年！KBBF晶體——一個像冰糖一樣的晶體，就是陳創天帶領團隊合成的，讓美國“憋屈”了15年。別看它只有硬幣大小，它卻是芯片制造、激光制導，甚至激光武器的核心部件！這塊小小的晶體背后是陳創天院士長達幾十年默默無聞的奉獻。

晶體，與人類的關系一直很密切。自古以來，寶石和水晶的光彩備受人類青睞，但是直到1912年科學家勞爾用X射線對晶體進行了衍射實驗后，晶體的內部結構及本質才開始被人們揭示出來。隨著科技的高速發展，人們需要多種多樣具有特殊性能的晶體，人工制造晶體便應運而生了。20世紀60年代激光的出現，使探索和研制高效、寬譜及具有極廣泛實用價值的紫外線非線性光學晶體，成為各國材料科學家們共同的奮斗目標。我國政府也非常重視新型晶體的研究。

1937年2月18日，陳創天出生在浙江省門頭村的一個愛國知識分子家庭，自幼接受了很好的教育。新中國成立后，為了支援東北建設，陳創天隨著做會計師的父親全家遷至遼寧省沈陽市。1954年，陳創天完成初中學業后，考入重點中學沈陽二中讀高中。

上世紀50年代中期，物質生活還很困難，陳創天和10多個同學擠一間宿舍，只能吃高粱米小豆飯。陳創天卻一直很樂觀，他堅信中華民族“必有立足于世界民族之林的能力”。在一次物理課上，陳創天被老師講的“以太論”深深地吸引了。老師說引力場不是“物質”，物體之間的引力不靠物質傳播。這種當時頗為新穎的觀點在陳創天的腦中揮之不去，他琢磨著，兩個物體之間的相互作用怎么能不通過中間介質來實現呢？這種對學問的好奇心，促使陳創天跟物理打上了交道。

1956年，陳創天如愿考上了北大物理系。這時的北大大師云集，黃昆、褚圣麟等中國物理界先驅，成了陳創天的老師！在大師們的教導下，陳創天不僅學了扎實的理論物理，還確定了自己畢生的追求：“立志成為中國科學事業的棟梁，為中國科學技術趕上國際先進水平而努力奮斗一生！”

1962年，陳創天從北京大學物理系畢業，成績優異的他被北大推薦到中國科學院華東物質結構研究所（現改名為福建物質結構研究所），在盧嘉錫所長的指導下開始了為期三年的化學學習，其后又專注于非線性光學材料的研究。

1965年，陳創天經過慎重考慮，決定主攻當時中國落后世界十幾年的非線性光學材料研究。非線性光學材料應用范圍很廣，小到醫學上的激光治療，大到國防領域的精確制導技術，可光學材料的研發特別困難，這世界上有多少物質，就有多少種材料，陳創天要做的，就是從數以億萬計的材料中，挑出能夠為人類服務的幾種。這項工作“不需要天賦”，只需要耐得住枯燥與寂寞。從此陳創天就陷入了計算與實驗的“沙漠”。

研究工作在我們外人看來是非常枯燥的，可陳創天卻樂在其中。一年到頭，他幾乎沒有星期天，沒有節假日，即便是大年三十，他也在辦公室里查找文獻，直到保衛人員在檢查安全時招呼他，他才醒悟過來，該回家吃年飯了。

陳創天在1968年首次發現了著名的陰離子基團理論。功夫不負有心人，這樣的潛心研究終于獲得了回報。1976年，他提出的非線性光學效應的陰離子基團理論享譽國際。1977年陳創天被盧嘉錫正式任命為非線性光學材料探索組組長，開始了系統深入的研究。10年之后正是這個理論，讓陳創天有了重大發現：在硼酸鹽化合物體系中，很可能有新一代非線性光學晶體。

當時，世界上所有的非線性光學晶體材料均為國外發現，中國尚未研發出自己的晶體。“所有晶體材料都是像貝爾實驗室那樣的國際頂尖的科研單位搞出來的，我們行嗎？”在1974年召開的全國晶體生長學術會議上，有人提出了質疑。

兩年的研究之后，陳創天團隊首次發現并合成了具有很強非線性光學效應的BBO晶體，這比當時美國人用的ADP晶體效果要好4到5倍！1983年陳創天向國際報告了這一發現，整個激光界的大師都為之震驚！他們難以相信，中國竟還有這么先進的材料技術！

1986年9月，第14屆國際量子電子學會議和激光與電光會議在美國舊金山召開，來自世界各地的4000多名專家參加了這一新技術領域的盛會，陳創天帶著他的BBO晶體，在大會上作了僅僅15分鐘的發言，卻引發持久不息的掌聲。

國際學術界的震動，就像洶涌的波濤，迅速沖擊了高技術產業部門。美國有關部門在綜合分析后驚呼，在新型非線性光學晶體材料探索研究方面，美國已落后于中國。

經過加工后只有指甲蓋大小的BBO晶體，就像一小片有機玻璃，它的價格要比黃金貴幾十倍，每小塊售價約3000美元。盡管如此，中國人自主研發的BBO晶體還是一下子成了“熱銷”品，當時世界上80%的BBO都是madeinChina！這時候，陳創天帶領團隊，又悄悄地向前邁出了一大步。

當時在國際上有這樣一種說法：激光的波長不可能小于200納米。然而在1990年的時候，陳創天的團隊發現了一種名為KBBF的晶體，由它產生的激光波長最短184.7納米，又是經過6年多的實驗，他們成功地合成了KBBF晶體，深紫外時代自此開啟，這種晶體一面世就在國際上引發震動。

芯片光刻技術、超導測量等前沿科技的核心部件都使用KBBF晶體，KBBF晶體一時間成了搶手貨，有時候一小塊就高達幾萬美元！美國還將中國的KBBF晶體視為戰略物資，用于軍事用途，美國的激光反導機用的就是KBBF晶體。2009年，中國禁售KBBF晶體，美國一下子慌了，小到教學科研，大到激光武器的制造，跟KBBF晶體有關的項目，竟都一時“啞火”！

科羅拉多大學的物理學家丹尼爾，視KBBF晶體為“最寶貴的財產”。由于發生激光會損耗晶體，他舍不得輕易使用KBBF，實驗室里一臺價值10萬美元的鐳射裝置成了永遠不開機的“廢鐵”……2009年《自然》雜志甚至刊載了一篇名為《中國藏起了這種晶體》的文章大吐苦水。有人找陳創天以高價買KBBF，得到的回答很簡單：不賣。美國希望用極高的薪水聘用陳創天，結果答復也很簡單：不去。美國人沒轍了，只能學習我們艱苦奮斗的精神，也開始“自主研發”。然而美國晶體光電主席發現，僅僅是復制一臺陳創天用2萬美元做出來的儀器，美國人就多花費上百倍，而且還不一定能成功！不知投入了多少人力物力財力，美國終于在2016年宣布研制出了KBBF晶體，終于在該晶體禁售15多年后，“打破了中國的封鎖”。

在美國人著急研發的時候，陳創天也沒有閑著。在2015年8月，陳創天的團隊宣布發現新型材料LSBO晶體，有望成為下一代激光材料……

陳創天說，現在液晶電視的色彩，只能反映自然界顏色的45%，而下一代將是激光電視，利用三基色激光，可反映自然界超過70%的色彩，色彩飽和度更好，其中的綠光就是通過LBO晶體的倍頻產生的。另外，通過我國生產的摻釹釩酸釔晶體和磷酸鈦氧鉀晶體倍頻產生的綠光被廣泛應用于投影儀中，影像效果更好；利用KBBF晶體倍頻產生的193納米光源，也正應用于大規模集成電路光刻技術中。同時，為了保護自己的科研成果，陳創天研究組為LBO申請了專利。“目前中國LBO晶體的銷量占全世界80%以上，年銷售額超過700萬美元。”陳創天說，真正有用的成果是一定會創造價值的。

桃李不言，下自成蹊。這位為祖國材料研發孜孜不倦的學者，不但著書立作，將他的學術成果和研究經驗留給后繼者，同時也培養了一批包括兩院院士、“杰青”“百人”等在內的科研才俊，為祖國科學事業的發展種下希望。

在上世紀80年代，在BBO晶體大賣的時候，陳老拿著每月147元的工資，給國家創造了百萬外匯。陳老的生活并不算富裕，然而他為了喜愛的科研，卻“大手大腳”。他曾經去北大醫院看病，偶然看見臨床醫學生宣誓從醫的場景，就萌生捐資幫助醫生成長的念頭，他委托妻子俞琳華將二人的畢生積蓄100萬元捐給醫院用于神經科學研究。

在2018年1月初，陳創天院士獲得國家最高科技獎提名，他也很有可能在2019年初獲此殊榮。可在剛剛過去的10月31日，這位曾讓美國“憋屈”了15多年的院士，因病永遠離開了我們，享年82歲。

陳老在世時，曾經在報紙上這樣撰稿：“要投身于科學事業，首先就要下定決心，把此生無私地奉獻給科學，奉獻給祖國，奉獻給人民。”這位為祖國科研事業貢獻一生的老人，直到暮年仍舊心系祖國科研事業，為國為民！陳創天跟所有的科學家一樣，只求默默無聞貢獻，不問身后功與名！