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光明日报:于“禁忌”处起惊雷——记国家自然科学奖一等奖铁基高温超导研发团队

来源:光明日报

1月10日,在2013年度国家科学技术奖励大会上,以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠为代表的铁基高温超导研发团队荣获国家自然科学奖一等奖。
 
    在荣誉面前,他们却说“有遗憾”。中国科学院物理研究所赵忠贤院士说:“我们的研究持续了5年多,是一个团队。然而获奖名额有限制,这始终是个遗憾。今天的荣誉,要由团队的每个人共同分享!”
 
这是一支勇于创新的团队,“解放思想”是他们的信念
 
    40K以上的铁基超导,在2008年以前是物理学的“禁忌”,大家想都不敢想。然而,这一局面被中国科学家打破。《科学》杂志在一篇题为《新超导体将中国物理学家推到最前沿》的文章中说,“如果以后再有更多的样品和数据诞生于中国,我们不必感到惊讶”“中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域,中国已经成为一个强国”。
 
    赵忠贤说,他们之所以敢向“禁忌”挑战,是在长期积累基础上的思想解放。
 
    中科院物理所所长王玉鹏一直认为,在基础研究领域,跟踪模仿会降低失败概率,但这个“成功”只是跟在别人后面的亦步亦趋。只有敢于解放思想,在那些看似不可能处进行创新,才能取得质的飞跃。
 
    让我们来回顾一下5年中那些在凝聚态物理学界“平地惊雷”的时刻——
 
    2008年3月,中国科技大学物理系教授陈仙辉研究组在SmO1-xFxFeAs体系常压下发现超导转变温度为43K的超导电性;几乎在同一时刻,中科院物理所研究员王楠林、陈根富也独立发现了41K的CeFeAs(O,F)新超导体。这一发现在国际上引起极大轰动,标志着经过20多年不懈探索,人类发现了新一类的高温超导体。
 
    随后的一个月之内,赵忠贤领导的课题组率先使转变温度突破了50K,并发现了一系列50K以上的超导体,也创造了55K的铁基超导体转变温度纪录。国际物理学界认为这形成了第二个高温超导家族。
 
    实验室里捷报频传,理论研究同样如火如荼。
 
    王楠林组从实验数据出发,猜测镧氧铁砷化合物在低温时有自旋密度波或电荷密度波的不稳定性。中科院物理所研究员方忠领导研究小组作了更加细致的计算,排除了电荷密度波的可能性,作出了理论预言。这一预言随后被物理所戴鹏程研究组和美国另一研究组的中子散射实验证实。
 
    不断突破极限的成果刷新着国际超导界的认知,中国团队用创新成果又一次震动了世界。
 
这是一支持之以恒的团队,“坚持”是他们的座右铭
 
    在讲述项目研究的过程中,赵忠贤反复提到一个词——坚持。
 
    上世纪90年代中后期,国际物理学界在通过铜氧化物超导体探索高温超导机理的研究上遇到了瓶颈,相关研究进入低谷。国内的高温超导研究因此遭受了打击,相关领域的许多科学家纷纷转投其他领域,许多团队也因此解散。
 
    “热的时候要坚持,冷的时候更要坚持!”在这样的情况下,赵忠贤等科学家顶着“没有好文章”的压力坚持高温超导研究,为将来的科学突破做好了准备。与此同时,中科大超导研究所的研究人员也一直坚持在高温超导研究领域默默耕耘,并与物理所的同行建立了良好的合作研究关系,为后来的铁基超导研究奠定了合作基础。
 
    无数次制备、观察、放弃、重新开始……
 
    “有钱的时候坚持,没钱的时候更要坚持!”经费有限,项目组使用的基础设备还是上世纪赵忠贤趁着“大减价”时淘换下来的老装备。“设备老得现在连零件都买不到了,虽然很土但是很管用。”提起当时的情形,赵忠贤依然得意。
 
    “合肥这边条件同样艰苦。”陈仙辉回忆说,“当时使用的是自搭设备,数量不够,5个教授只能共用一台设备轮流做研究,项目组的研究每个月只能做3天,太紧张。”
 
    在这样持之以恒的工作下,一个个崭新的成果随之呈现。赵忠贤回忆:“想起那段激动人心的日子,艰苦又快乐,每两三天就有大成果出现。”
 
这是一支薪火相传的团队,年轻一代正在成长
 
    5名获得国家自然科学一等奖的科学家身后,有一支庞大的研究团队。虽然在这次的获奖名单上没有他们的名字,但这些年轻人的作为将在国际凝聚态物理学界熠熠生辉。赵忠贤说:“如果有一天,超导又有新的突破,我相信一定有中国人的身影。”
 
    “要走别人没走过的路,要做出自己的新体系。”中科院物理所研究员靳常青在铁基超导体1111体系和122体系之外,找到了第三种全新的超导体,在国际上引起了强烈反响,被认为对探索高温超导的内在物理机制和提高超导转变温度都有重要意义。
 
    中科院物理所研究员丁洪是我国第一批特聘专家入选者。他放弃了美国波士顿学院的终身教授职位,在回国后的第二天就投入到了铁基超导的研究中。当时,丁洪在国内的实验室还没有建成,他拿着样品跑到日本完成了测量,首次在实验上提出了铁基超导体的能隙对称性,解决了这个曾在铜氧化物超导体中长时间争论的问题。
 
    35岁的中科院物理所研究员任治安是赵忠贤研究组的主要成员之一,他与团队中其他年轻人一起合成了一系列转变温度在50K以上的铁基超导体,为项目突破贡献了重要力量。
 
    王楠林研究组中的陈根富是一员干将,2007年10月回国加入该组后,即着手开展了LaFeAsO等铁砷超导材料的探索合成工作。他不但率先发现了41K的CeFeAs(O,F)新超导体,还首次生长出了一批高品质的超导单晶样品,推动了相关铁基超导机理的研究。
 
    创新不止,薪火相传。如今,研究工作仍在紧张进行。赵忠贤坚定地说:“在不远的未来,中国科学家会找到一种适合于广泛应用的超导体,为人类文明进步作出贡献。”(本报记者 杨舒 齐芳)

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