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2016中国“诺奖”获得者:“北京的赵”

张恒2017-01-09 19:22

经济观察网 记者 张恒 今天(1月9日)上午,国家科学技术奖励大会在京召开,中科院物理研究所赵忠贤院士和中国中医科学院屠呦呦研究员,分别获得国家最高科学技术奖。连续举办16年的中国科学界“诺贝尔奖”曾出现两次空缺,上年度让人意外的空缺后,这次给出了花开两朵的惊喜。荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖的屠呦呦去年因为评选程序问题未能获奖,本次获得最高奖励是众望所归;但是赵忠贤在公众视野中的曝光率似乎没那么多。

赵忠贤的同事,中科院物理研究所研究员邱祥冈告诉经济观察网,赵忠贤作为老一辈科学家,热爱科学事业,为人和蔼可亲,将50年左右的心血都投入到超导研究上,坚持一辈子就做这一件事。邱祥冈上世纪80年代和他在一起工作,“一个是热爱科学,一个是坚持,这是我对他的印象”。

对于邱祥冈说,中国物理学的超导研究很多方面在国际上处于领先地位,而赵忠贤是中国超导研究的领军人物。

一辈子就做一件事

75岁的赵忠贤一辈子就做一件事。1964年他从中国科学技术大学毕业后到中科院物理所工作至今,曾担任国防课题组业务负责人和超导国家重点实验室主任。50年来,除参加国防任务的几年外,他一直从事超导研究。

1月9日,赵忠贤登上国家最高科学技术奖的领奖台,成为国家最高科学技术奖得主里的首位“40后”。这之前,他及团队在1989年先获国家自然科学奖集体一等奖,2013年又获国家自然科学奖一等奖。赵忠贤还曾两次获得国家自然科学奖二等奖。

超导(全称超导电性),是指某些材料在温度降低到某一临界值(即超导临界温度)以下时,电阻突然消失的现象。具备这种特性的材料称为超导体。从核磁共振成像仪到超导磁悬浮列车,超导正在或即将为人类创造可观效益。无数科学家试图回答“超导体为何会超导”,并寻找临界温度更高、更适于应用的超导体。

如今白发苍苍的赵忠贤刚来到北京时高大健硕,脸部棱角分明,左手夹着一本书在北京玉泉路留下一张影像照片。1959年,赵忠贤被中国科学技术大学技术物理系录取,1964年大学毕业并被分配到中国科学院物理研究所。赵忠贤很快在物理所崭露头角,并成为所里重点培养的青年人才。

1977年,赵忠贤在《物理》上撰文,指出结构不稳定性又不产生结构相变可以使临界温度达到40-55K,进而提出复杂结构和新机制在某些情况下甚至可以达到80K。当时别人认为赵忠贤实在是太大胆了。物理研究中的低温,通常是用液氦和液氮来实现的。液氮最低只能实现77K,所以对临界温度低于40K的超导体,只能用贵数十倍的液氦进行研究。但赵忠贤作为当时极少数的“归国人才”还是得到了支持,开始在全国组织和推广“探索高临界温度超导体”研究。

1986年底,赵忠贤的团队和国际上少数几个小组几乎同时在镧-钡-铜-氧体系中突破了麦克米兰极限,获得了40K以上的高温超导体。一时间,世界物理学界可以说是地动山摇,传统理论的崩塌让“北京的赵”多次出现在国际著名的科学刊物上。1987年2月19日深夜,他们团队在钡-钇-铜-氧中发现了临界温度93K的液氮温区超导体,赵忠贤所在集体因此荣获1989年度国家自然科学集体一等奖,他也作为团队代表获得了第三世界科学院物理奖。

2008年,赵忠贤提出了高温高压合成结合轻稀土元素替代的方案,带领团队很快将铁基超导体的临界温度提高到50K以上,创造了55K的纪录并保持至今,为确认铁基超导体为第二个高温超导家族提供了重要依据。实现了高温超导研究领域的第二次突破。赵忠贤小组的成果作为“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”的重要部分,获荣2013年度国家自然科学一等奖。

中科院刊文评价道,50多年前,当那个年轻的赵忠贤孤身一人背起行囊来到北京的时候,中国的超导研究还刚刚起步,高温超导更是天方夜谭。今天,这位古稀之年的赵忠贤身边已经凝聚出了一支世界领先的中国高温超导研究队伍,中国的高温超导研究已经走在了世界的前列。

超导已开始应用

那么,超导在经济、生活中的应用在哪?是否和我们息息相关呢?

中科院物理研究所研究员邱祥冈接受经济观察网记者采访时说,目前很多领域已经用上了超导研究成果。很多医院里用的核磁共振成像仪的核心部件“磁体”就是超导磁体;北京已经有部分手机基站用上了超导滤波器,与传统基站相比,通信量和灵敏度大大提升;我国已经发射的多个通信卫星也使用到了超导材料。此外,矿产探测、传送电缆等等领域,也在探索使用超导技术。

其实,超导更有着光明的应用前景。德国利用高温超导磁体的涡流加热技术,将热加工铝材的电能转化效率提高了30%。一旦超导技术得到广泛的应用,将为人类创造相当可观的效益。日本已计划在2027年开始运行新的新干线,采用的超导磁悬浮列车时速将达到500公里。

赵忠贤接受中国新闻网采访时说,中国高温超导研究前景有两方面,一方面是科学,即弄清“铁基超导体为什么会超导”的微观机制,继续领跑世界前沿;另一方面是应用,具体体现在配电站、滤波器、超导磁体、陀螺仪等方面。

邱祥冈告诉经济观察网,由于成本问题和便携性原因,超导技术尚未在大规模应用。目前实现超导需要在液氦(-269℃)或液氮(-196℃)条件下,这样会提高设备和成本的要求。对于赵忠贤提出的配电站、滤波器、超导磁体等,邱祥冈说,如果用超导体代替现在的传送电缆,能将能源利用率提高20~30%,且解决了传统铜制电缆的发热等问题。手机基站的滤波器目前已经处于试验应用阶段,超导磁体更是在很多医院常见的设备。邱祥冈最看重未来超导技术在能源和军事方面的作用。能源节约、国防军事、通讯是超导技术可以大规模应用的领域。

说起对赵忠贤的评价,邱祥冈说,中国物理学的超导研究很多方面在国际上处于领先地位,而赵忠贤是中国超导研究的代表人物。对于赵忠贤在超导领域的贡献来说,获得国家最高科学技术奖是实至名归