做學問也能精忠報國

李曼

2021年4月21日，先進材料創新與應用發展峰會在成都成功召開。作為磁學與磁性材料學家，中國科學院院士都有為受邀參加論壇并作主旨演講。繁忙的科研和教學工作之余，他每年都會抽時間參與科普活動，向社會公眾科普傳播磁學知識，為我國磁性材料領域深耕貢獻力量，傳遞科學創新、科研報國的正能量。

稀疏的花發散落在頭頂，透過厚厚的鏡片，會迎上他充滿睿智的眼睛，已是耄耋之年，卻依舊神采奕奕，思維敏捷。每一次的演講稿，都有為都要反復琢磨，只為講出新意，將最前沿的磁學發展方向帶給聽眾。他窮其一生鉆研磁學，密切關注著我國的磁學發展，從落后到一路趕超，少不了他奮斗的身影。

精忠報國之志

早在春秋戰國時期的《管子·地數》篇里，就有記載“上有慈石者，其下有銅金”，這也是我國最早關于磁的記載。隨后，中國人還發現了磁石吸鐵、同性相斥的特性并且制造出了我國四大發明之一指南針。然而，很長一段歲月中我國的磁學事業并沒有實質的進展，世界上在磁學方面的重大研究與突破幾乎全部來自于國外。

中國磁學發展逐步得到重視是在20世紀50年代，南京大學是最早開展磁學研究的五所高校之一。此時國內磁學領域的科研成果屈指可數，條件十分簡陋，甚至連基本的實驗設備都沒有。但是，都有為并沒有覺得做科研艱難，反而越來越享受科研事業帶給他的快樂，能有如此豁達的心態，還要來自于他少年時代的精忠報國之志。

都有為算是出身于書香門第，家中藏書眾多，也因此從小養成了閱讀的好習慣，在書籍的海洋中他汲取到了許多知識，更是得到了心靈的慰藉。對他影響最深的，就是《岳飛傳》。都有為生在杭州市茅家埠，距離岳飛墓只有2公里的距離，他常常到那里去游走，岳飛精忠報國的故事更是深深烙印在年少的都有為腦海中。從那時起，他就立下志向，作為中國人，就要為中國干一番事業。

這樣的志向不僅來自于書中，也來自于家庭對他的影響，他的二哥都錦生就是他最好的榜樣。都錦生被譽為愛國民族實業家，不僅在家鄉興辦小學，還資助貧困學子上學甚至出國深造，更是利用自己機織專業的知識，獨辟蹊徑，利用不同顏色的絲綢織成一幅風景畫，首創絲織風景，獲得了國際博覽會金獎。二哥敢于創造創新的經歷讓都有為受益匪淺，一腔熱血亟待揮灑，同時他也認識到要干一番事業，創新性尤為重要。

篳路藍縷之業

1953年，都有為考入南京大學，成為了我國第一屆磁學專業的學生。那時的磁學專業借鑒蘇聯的經驗成立，分得很細，比如半導體、磁學、低溫等等，在這里他遇到了許多從國外歸來的優秀老師，如同海綿吸水般的不斷汲取專業知識。隨著電子技術在無線電、微波、脈沖等方面的迅速發展，磁學的研究受到一定的推動，新技術對于磁性材料的要求也在不斷提高，他畢業之際被分配留在南京大學任教，也給了他施展才華的大好時光。

但令他想不到的卻是，剛畢業的都有為被下放到村子里勞動鍛煉，吃苦不怕，真正考驗的是他的信念。“大學畢業后，有近20余年的時間，我都沒能好好翻過一次專業書，更別提坐下來認真開展一項試驗了。”都有為不禁感慨，1978年再次回到講臺，已經是20年后的事情了。

磁學研究是一個需要大量開展實驗的學科，重返南京大學磁學組，這里卻是一窮二白，沒有設備，沒有資金，也沒有人員。都有為的磁學研究是從一間30平方米的地下室開始的，實驗室的很多設備都是七拼八湊而來。他常常去化學系淘一些別人不用的天平、廢舊的瓶瓶罐罐，自己改裝一下，制作成樣品制備和測量設備，帶著基礎薄弱的工農兵學員邊學習邊做實驗。如此艱苦的條件下，都有為的實驗室依舊做出了磁記錄顆粒、永磁磁粉等各種樣品，這些磁性材料可以涂敷在磁帶、磁盤、磁卡等表面，用來記錄和存儲信息。除此之外，他每年都會在當時國內物理學界最高水平的雜志《物理學報》上發表兩篇論文，為我國磁學發展積蓄力量。

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。他的研究成果先后獲得國家自然科學二等獎一項、江蘇省科技進步一等獎一項、省部級科技進步二等獎四項，以及2007年度的何梁何利科學技術進步獎。

都有為向后輩們分享他的科研心得是，作為一個科研工作者，科學本身誕生于人類對大自然的好奇心，所以整個科學的發展，最原始的推動力就是好奇心，最基礎的研究也需要好奇心。擁有好奇心，你才有興趣鉆進去研究。

探索成果轉化之徑

“磁學中許多基本問題都是國外發明解決的，只有我們自己做出產品來，才能代表中國的工業水平、科技水平。”

自改革開放以來，都有為就開始幫助磁性材料的生產企業解決技術難題、提高企業產品質量。1984年左右，浙江諸暨磁性材料廠廠長專程到南京來求助都有為，他的企業生產了許多鍶鐵氧體永磁材料，但是性能不好，賣不出去。都有為耐心地為他講解生產原理，提出具體的改進建議，再由企業自己的工程師帶著做。另外，都有為請來了南京其他永磁材料廠的一些工程師，到諸暨去幫助。大概經過一年的時間，諸暨磁性材料廠的產品發生質的飛躍，甚至出口國外。

后來陸續有企業來找都有為，他都會悉心幫助企業解決問題，結合國內、外行業發展的情況為企業的發展提出建議。將科研成果轉化成生產力，在這條產學研結合的探索路上，都有為堅持了30多年，在浙江、南京、江蘇分別建立了院士工作站，全心全意幫助企業創新發展。“為企業服務，當時是沒有任何報酬的，雖然對研究工作來講這是簡單的事情，但是能夠在生產上應用，我覺得很有意義。”

近幾年，中國磁性材料企業發展很快，專業從事磁性材料生產的企業也越來越多。但是，過度依賴勞動力資源、加工工藝不穩定、規模小等問題依舊擺在眼前。“這跟我們整個工業基礎有關，之前我們工業基礎、機械加工能力都比較弱，現在慢慢趕上來了，所以我相信以后在自動化、智能化方面也會趕上來。”

在都有為看來，企業要跟科研高校、院所聯合在一起，磁學研究是一個應用性極強的科學領域，實驗室中的科研成果轉化為實際產品，才能實現社會價值，從而支撐產業的蓬勃發展。“產學研結合的過程中，一定要注重我們的知識產權保護，從前我們總是要到別人的手里買技術，這點讓我記憶猶新。現在，我們在創新發展的過程中也要牢牢握住自己的專利，不能讓別人竊取我們的果實。”

磁學發展之舵

從指南針的發明，到磁性存儲設備的應用，再到核磁共振等醫療設備的研發，磁學應用在一定程度上改變了人們的生產生活。都有為告訴記者，磁性材料屬于基礎性的功能材料，凡是有電的地方都要用到磁，因此整個社會現代化發展離不開磁性材料。不僅如此，磁性材料的應用面也很廣，包括未來人工智能化發展也需要磁性材料來發揮作用。

都有為認為，自旋芯片屬于核心高端芯片，是科技關鍵核心技術，具有高達上萬億美元的巨大市場前景，有可能成為后摩爾時代的主流芯片。

他告訴記者，芯片原理簡單，目前計算機采用二進位運算，只要有兩個穩定的、能快速轉化的物理狀態，就可以用0和1代表進行運算。比如半導體芯片利用晶體管的通與斷，即電荷存在與否代表0和1;自旋芯片利用自旋朝上與朝下兩個狀態代表0和1。但是，芯片制備卻非常麻煩，需要5000道工序。一顆芯片只有指甲蓋大小，其中卻有數公里長的導線，幾千萬根甚至數億只晶體管。

實際上，與電荷一樣，自旋也是電子的本征特性，隨著自旋電子學這一學科的發展，其在很多領域中嶄露頭角。據了解，自旋芯片是各類磁隨機存儲器（MRAM）的統稱，共經歷了MRAM、STT-MRAM、MeRAM等三個發展階段。在此期間，不同的國家或者企業都在積極推動自旋芯片的發展。在2008年日本衛星上就用自旋芯片全面替代半導體芯片;2009年，法國投入420萬歐元資助研制自旋電子可編程邏輯器件;2013年歐洲空客A350飛機就開始采用自旋芯片控制系統;2019年韓國三星宣布將進入量產MARA。

從2017年開始，中國企業也在積極布局自旋芯片，臺灣積體電路制造股份有限公司在南京建廠擬生產自旋芯片;2018年，杭州馳拓、上海磁宇、中芯國際、華為等籌建自旋芯片的研發、生產線。

“自旋芯片兼具SRAM的高速度、DRAM的高密度和Flash的非易失性等優點，是科技關鍵核心技術，可軍民兩用，具有高達上萬億美元的巨大市場前景，有可能成為后摩爾時代的主流芯片。這對提升國家高科技水平和增強國防安全意義重大，國外不會白白讓高端科技在中國生根發芽，國家應予以高度重視與支持，否則必將受制于國外，重走半導體芯片落后的覆轍。”都有為對發展自旋芯片信心十足，為磁學的下一步發展舵定方向。

從青蔥少年到白發蒼蒼，從沒有幾個人的磁學小組到如今全國數千人從事磁學研究，從一窮二白的實驗室到不斷更新的先進設備，從只能引進國外的磁性材料到如今我國磁性材料產能居世界首位，都有為作為學科的領路人，為我國磁學研究做出了巨大貢獻。他陪伴中國的磁學事業走過近七十年載的光陰，與我國的磁學史共同成長。一路走來，都有為踐行了自己精忠報國的志向，如今，他依舊飽含熱情行走在科研第一線。