鐵基高溫超導團隊：在堅守中創新，在創新中突破

　　連續空缺了三屆的國家自然科學獎一等獎，今年終于不再寂寞。在堅守中創新，在創新中突破，研究團隊的獲獎絕非偶然——

　　1月10日，以趙忠賢、陳仙輝、王楠林、聞海虎和方忠為代表的中國科學院物理研究所(以下簡稱“物理所”)和中國科學技術大學(以下簡稱“中科大”)研究團隊因“40K以上鐵基高溫超導體的發現及若干基本物理性質研究”方面的突出貢獻，獲 2013年度國家自然科學獎一等獎。

　　在物理所，《中國科學報》記者走訪了該項目獲獎人及相關領導與同事，從中獲得了一些啟示。

　　頭獎的尺度

　　國家自然科學獎一等獎象征著中國科研領域的原始創新能力，歷年來遵循寧缺毋濫的評選原則。

　　1999年，我國頒布《國家科學技術獎勵條例》，其中國家自然科學獎一項規定如下：國家自然科學獎授予在基礎研究和應用基礎研究中闡明自然現象、特征和規律，作出重大科學發現的公民。重大科學發現應當是前人尚未發現或者尚未闡明，具有重大科學價值，并且得到國內外自然科學界公認。

　　國家科技獎勵辦公室某負責人在接受媒體訪問時表示：“所謂的‘重大科學發現’，應當具備三個條件：前人尚未發現或者尚未闡明、具有重大科學價值、得到國內外自然科學界公認。三者必須同時具備、缺一不可。同時，一等獎必須獲得評審委員會2/3以上的選票，差一票都不成。”

　　由此可見，這一獎項以其科學性、公正性和權威性在我國科學界具有崇高的地位，它反映的是我國基礎科學研究的最高水平。從2000年至今的13年中，只有4個項目獲一等獎。此前，國家自然科學獎一等獎已經連續空缺了3年。

　　我們的信心和勇氣

　　今年，頭獎找到了新主人。

　　其實，早在1989年，物理所研究員趙忠賢等憑借“液氮溫區氧化物超導體的發現及研究”就曾獲得國家自然科學獎一等獎。

　　1986年，德國科學家與瑞士科學家發現了臨界轉變溫度為35K的銅氧化物超導體。很快，包括中國科學家在內的研究團隊將銅氧化物超導體的臨界轉變溫度提升到液氮溫區以上，突破了麥克米蘭極限溫度，使其成為高溫超導體。

　　“盡管當時的條件比國外差得多，但我們是最早意識到瑞士科學家工作意義的幾個人，我們抓住了這個機會。此外，我們這個群體非常努力，能夠集思廣益，發揮大家的智慧。”年逾古稀的趙忠賢言語中透露的自信不減當年。

　　無獨有偶，時隔20年后，日本一位從事半導體研究的科學家無意中發現鐵砷化合物具有超導性，物理所從事超導研究的科學家再一次敏銳地抓住了這次機會：發現了一系列高于傳統超導體極限臨界溫度的鐵基超導體，使之成為第二個高溫超導體家族。

　　而這20年中，銅氧化物高溫超導體研究進入瓶頸期，國際上的相關研究陷入低谷，在各種學術期刊，特別是高影響因子的期刊上發表高溫超導論文變得很困難。國內高溫超導研究也因此遭受打擊，一部分研究人員轉投其他領域。

　　“不能因為遇冷就不看好，也不能因為不出文章就不鼓勵，物理所是中國最早成立的國立研究機構之一，多年的文化沉淀，使我們有著寬容失敗的學術環境。”物理所所長王玉鵬認為他們有一支素質過硬的超導團隊。

　　基礎科學研究是一個長期知識積累的過程。據國家科技獎勵辦公室統計，以往獲得國家自然科學獎一等獎的項目，平均研究周期為14年。不為浮躁所動，瞄準學科前沿，做系統扎實的研究工作，是超導團隊獲獎的重要基礎。物理所聚集著一批一生堅持追求科學的真善美，反對將基礎科學與穿衣吃飯聯系起來的科學家。

　　竺可楨認為科學家應“不盲從，不附和，一以理智為依歸。如遇橫逆之境遇，則不屈不撓，不畏強御，只問是非，不計利害。虛懷若谷，不武斷，不蠻橫。專心一致，實事求是，不作無病之呻吟，嚴謹整飭，毫不茍且。”

　　而在采訪過程中，記者也強烈感受到重大科學發現往往不僅需要科學家對已有知識的透徹理解，需要熱愛真理、堅守治學的科學態度，需要極強的洞察力及創造性思維的能力，同時，更需要敢于創新的勇氣和信心。

　　“趙老師關于超導的文章當時并沒有選擇高影響因子的國際期刊，而選擇了《物理快報》，隨后該文章被引用了千次。”王玉鵬為這種自信叫好，“物理所近年來鼓勵科研人員潛心做事，不再以文章數量和影響因子論‘英雄’，我們的科技論文機構統計排名堅持了十多年的第一名，這幾年降了下來。但我們不再著急，要拿出重大成果，不能再盲目地用數量說話了。”

　　也難怪《科學》雜志在專題報道——《新超導體將中國物理學家推到最前沿》中指出：如果以后再有更多的樣品和數據誕生于中國，我們不必感到驚訝。

　　巧手“燒”出最漂亮的“磚”

　　這些讓世界驚訝的樣品中，一部分就出自趙忠賢團隊研究員任治安之手。在設備條件很差的情況下，任治安親手制備生長出一系列轉變溫度在50K以上的鐵基超導體。

　　“新的超導體探索，燒幾百次可能就成功一兩次。當時美日科學家專程坐飛機到北京要我們的‘磚’。”由于超導材料的制備需要手套箱、高溫爐、真空封管等設備，和燒磚的過程有些類似，因而任志安他們戲稱超導材料為“磚”。

　　“任治安是我們團隊的少帥，當初做出這一系列工作的時候才29歲。”趙忠賢對自己的學生贊賞有加。

　　與此同時，王楠林研究組也在用另一種方法制備樣品。陳根富當時是王楠林組的一員干將，對材料制備和生長有著獨到經驗。在這些經驗的幫助下，他不但率先合成了鈰氧鐵砷多晶，還首次生長出近乎完美的多種單晶，為鐵基超導體的研究加入了新元素。王楠林說：“生長樣品這個活又臟又苦、又累又難，而陳根富的樣品是我們實驗的一個必要條件。”

　　靳常青小組的研究方向是高壓新材料和高壓物理，超導一直是他們研究工作的一部分。

　　當已經發現的鐵基超導體系不斷產出優秀論文時，靳常青卻堅持“走別人沒走過的路，做出自己的新體系”。他通過不懈嘗試和探索，在鐵基超導體1111體系和122體系之外，找到了第三種全新的以鋰鐵砷為代表的111體系超導體，在國際學術界引起強烈反響。

　　從事物理實驗的科學家大都有一雙巧手，物理所絕大多數設備都經過科學家的二次改造。例如，王楠林當年將購回的二手紅外光譜儀進行改造，使之成為非常好用的設備。他們在這臺設備上完成了超導研究的最關鍵部分。而趙忠賢團隊高壓合成樣品的核心設備，也幾乎都由團隊成員自己設計改裝。

　　王玉鵬打了個比方：“所有做實驗的高手都懂得設備，就像好的司機都會修車一樣。高壓合成材料非常有特色，他們在儀器上作了很多努力，高壓合成、測試都是技術活，沒有好的技術做不成。”

　　毫無疑問，鐵基超導在中國的突破和科學家在儀器、工具、手段和方法上的創新息息相關。過去 100多年里，在三大自然科學領域的諾貝爾獎中，1/3以上的獎項都與儀器手段和方法的創新緊密聯系在一起。近現代科學，特別是自然科學，都是實證科學。在科學已經越來越依賴于研究手段的今天，實驗手段的進步不僅有助于理論的突破，甚至可以改變科學家的思路，開辟新的研究領域。

　　“正因為如此，我們不再追捧文章有多少，影響因子增加多少;我們不僅重視超導隊伍中5位獲獎的學術帶頭人，更重視高度敬業、技能獨到的年輕人才。”王玉鵬告訴記者，物理所在2008年便破格提拔了兩位從事超導研究的年輕研究員——陳根富和任治安。

　　火花碰撞的午餐

　　陳根富和任治安的辦公室門對門。“我和任志安經常吃完午飯去院子里轉幾圈。”二人常常在中午交換最近“燒磚”的心得。

　　“我們所有的研究員都在食堂吃午餐，也會打撲克，大家各抒己見。”方忠和王楠林的合作從一次打撲克開始。

　　2008年3月，王楠林約方忠打撲克放松，他提及自己在超導實驗中發現了一些有意思的現象，從事理論計算的方忠對超導材料也很感興趣。于是在王楠林共享實驗數據后，方忠立刻作了細致的計算。

　　“剛開始我們兩個人觀點不一致，2008年3月到5月，我們頻繁地討論。物理領域的交流非常重要，解決問題更多依靠集體智慧。”方忠當時的辦公室是個過道，討論時里面擠滿了人。

　　“你們可以好好合作一把，合寫一篇文章。”當晚參與他們討論的王玉鵬給出建議。

　　兩位科學家欣然接受建議，這篇文章也成為鐵基超導領域最經典的文章之一。

　　而超導結構另一個里程碑式的工作來自于王楠林與丁洪的合作。2008年剛回國的丁洪第二天就投入到鐵基超導的研究中。他拿到王楠林組做出的樣品非常興奮，在實驗室打了一個星期的地鋪，首次在實驗中提出了鐵基超導體的能隙對稱性。

　　“當年他們的東西都是剛剛做出來，大家沒有門戶之見，開放坦誠地合作。”王玉鵬認為這件事不僅僅對鐵基超導，對所里的文化影響也很大。

　　而現在，王楠林和方忠有時吃完午餐后，仍舊會散步聊工作，并且這種自由生長的PI集群已經成為物理所的一種常態。

　　顯而易見，當代科技的創新規律需要全局觀念、系統觀念。而樹立團隊意識，弘揚科學精神，尊重他人的勞動和創造，把科學家個人創造力與團隊集體智慧有機結合，發揮整體優勢，也成為破解超導這個重大科技問題的一個關鍵因素。

　　我們將有更多第一

　　“日本最先做出鐵基超導材料，而我們能抓住機會并非碰巧。在從事超導材料研究的科學家腦海中，整天在考慮這些問題，一個火花就能點燃他們。”方忠如是評價他的同行。雖然是別人發現的此類超導，但由此變成一個高溫超導家族的意義也不同尋常，科學的原創具有不同的層次。

　　“自然科學獎以關注基礎研究，強調原始創新著稱。物理所和中科大有著良好的基礎研究傳統和歷史積淀。研究團隊多年來專注于超導研究，在堅守中創新，在創新中突破，得獎絕非偶然。”王玉鵬從超導團隊的成功中獲得了許多啟示：例如要最大限度調動科技人才的創新積極性，尊重科技人才的創新自主權，大力營造勇于窮理、有容、唯才、同德的文化氛圍。

　　人們有理由相信物理所已經具備了適宜的科研環境。讓王玉鵬頗有感觸的是，除了每年暑期世界頂尖的物理學家會到物理所訪問以外，他帶隊去美國進行學術訪問時，對方會非常重視地插上中國國旗表示歡迎，并且派出最高水平的學術代表進行學術探討。

　　其實，坐落在中關村的物理所不止是這一次引發了大家的興趣。第一塊人工紅寶石、第一臺氫液化器、第一臺氦液化氣等都出在物理所。“國際學術評價體系”“首席工程師制”“秘書制”等引領全國科研機構改革的風潮也從物理所開始。近年來，從這里已經走出了好幾位名校校長和名校物理系主任。

　　“細推物理須行樂，何用浮名絆此身。”趙忠賢曾豪邁地寫下這樣一句話：我們曾有過很多的第一，我們將有更多的第一，為中華民族的偉大復興作出新的貢獻。