這個由中國科學(xué)院院士、國家最高科學(xué)技術(shù)獎得主趙忠賢倡導(dǎo)建立并擔(dān)任顧問的團(tuán)隊，通過技術(shù)集成創(chuàng)新，僅用一年多時間，就成功研制出基于國產(chǎn)部件的設(shè)備，并制備出2英寸雙面釔鋇銅氧（YBCO）超導(dǎo)單晶薄膜，打破了國外禁運和技術(shù)壟斷。
日前，趙忠賢院士接受專訪時表示，通過“積小勝為大勝，變大勝為長板”，就有可能建立起自身的競爭優(yōu)勢，突破我國科研領(lǐng)域面臨的“卡脖子”問題。
中國科學(xué)院院士、松山湖材料實驗室學(xué)術(shù)委員會主任 趙忠賢
“如果說爭光，那是給中國爭光”
今年1月，趙忠賢院士迎來了80歲生日。耄耋之年的他滿頭霜發(fā)，與人談話語調(diào)洪亮、精神矍鑠，透著東北人特有的幽默與爽朗。
2017年，趙忠賢獲頒2016年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎，這是中國科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的至高榮譽，每年授予人數(shù)不超過兩名，當(dāng)年與趙忠賢同時獲獎的，是青蒿素發(fā)現(xiàn)者、諾獎得主屠呦呦。
在這一獎項之前，趙忠賢已經(jīng)兩次拿下中國自然科學(xué)領(lǐng)域最高獎——國家自然科學(xué)獎一等獎。每一次頒獎，都是為了表彰他在高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域取得的成就。過去幾十年，我國高溫超導(dǎo)研究從起步、追趕、到躋身國際前列，趙忠賢都是重要的參與者、推動者和踐行者。
超導(dǎo)是當(dāng)今世界科學(xué)界最前沿的研究領(lǐng)域之一。在過去一百多年里，先后有10位超導(dǎo)領(lǐng)域的科學(xué)家獲得諾貝爾獎。
超導(dǎo)之所以受到如此重視，是因為超導(dǎo)體所具備的“零電阻”和“完全抗磁”兩大特性，這是一種宏觀的量子現(xiàn)象。這些特性使得超導(dǎo)在信息通訊、生物醫(yī)學(xué)、電力電工等領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用潛力。但此前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料，往往需要極低的臨界溫度才可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。假如能找到一種在常溫下工作的超導(dǎo)材料，產(chǎn)生的技術(shù)革新效應(yīng)將不可估量。
然而，超導(dǎo)現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)后的半個多世紀(jì)里，超導(dǎo)臨界溫度僅僅提高到了23K，緩慢的進(jìn)展令學(xué)界感到沮喪。甚至有科學(xué)家預(yù)測，最大超導(dǎo)體臨界溫度不會高于40K（-233.15℃），也就是著名的“麥克米蘭極限”。
1987年2月，趙忠賢帶領(lǐng)團(tuán)隊在釔鋇銅氧（YBCO）化合物中發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K（-180.15℃）的高溫超導(dǎo)體，一舉突破麥克米蘭極限，使得超導(dǎo)電性低溫環(huán)境的創(chuàng)造，由原本昂貴的液氦變?yōu)楸阋硕糜玫囊旱?/p>
中國科學(xué)家的研究成果震動了世界，極大提升了中國物理學(xué)界的國際地位。這一年，趙忠賢受邀參加有數(shù)千人出席的美國物理學(xué)會三月會議，并作為大會5位特邀報告人之一做報告。據(jù)中科院院士、松山湖材料實驗室理事長王恩哥事后回憶，整個會議期間，趙忠賢總是被參會者圍得水泄不通，以至于他都難以靠近。
由此，“北京的趙”在國際超導(dǎo)界名聲大噪。不過趙忠賢對此卻一直很低調(diào)，他表示，中國有幾千萬人姓趙，國外“ZHAO”喊得再多，歸根結(jié)底不過是說一個中國人。“如果說爭光，那是給中國爭光了，這么多姓趙的，跟我自己本身沒啥關(guān)系。”
趙忠賢沒有被這些榮譽束縛手腳，而是選擇繼續(xù)埋頭鉆研。2008年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到50K以上，并將這一世界紀(jì)錄保持至今，再次使我國高溫超導(dǎo)研究站在了世界最前沿。
“名字不時髦，不等于研究不重要”
雖然追求“室溫超導(dǎo)之夢”還在進(jìn)行，但低溫條件下的超導(dǎo)體應(yīng)用，實際上已非常廣泛。
“超導(dǎo)最近在媒體出現(xiàn)的頻率比較高。比如時下熱門的量子計算，涉及到超導(dǎo)量子比特；被稱為‘人造太陽’的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置，也應(yīng)用了超導(dǎo)磁體。”趙忠賢介紹道，超導(dǎo)距離實際生活最近的應(yīng)用，則是醫(yī)院常見的核磁共振成像中的超導(dǎo)磁體。
如今，這位與超導(dǎo)基礎(chǔ)研究打了大半輩子交道的學(xué)界泰斗，開始將工作重心放在推動超導(dǎo)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化與實際應(yīng)用上來。
2017年，松山湖材料實驗室開始籌建，趙忠賢接受邀請出任學(xué)術(shù)委員會主任一職，從北京來到了東莞松山湖。甫至嶺南，趙忠賢便喜歡上這里溫潤宜人的環(huán)境。如今，他每年多半時間長住松山湖，得暇時會出門散散步、打打拳。不過，他在此處并不單單享受這份愜意，更是為松山湖材料實驗室整個籌建、運行出謀劃策。
“學(xué)術(shù)委員會不負(fù)責(zé)實驗室的日常事務(wù)，作為委員會主任，我更多是在學(xué)術(shù)上給一些咨詢建議。”趙忠賢說，之所以愿意擔(dān)任學(xué)術(shù)委員會主任，是希望能夠把松山湖材料實驗室建設(shè)成為具有世界一流水平的實驗室，將來在材料科學(xué)研究的某些方面，成為業(yè)界公認(rèn)的一流研究平臺。
當(dāng)前，松山湖科學(xué)城已建有中國散裂中子源這一大科學(xué)裝置，并且性能不斷升級；周邊正在籌劃建設(shè)南方先進(jìn)光源，接下來材料實驗室也將推進(jìn)先進(jìn)阿秒激光設(shè)施等大裝置以及其他一些重大的科研平臺在此布局。在他看來，這些裝置和平臺都是開展材料科學(xué)研究的重要工具，為材料實驗室建設(shè)提供了有力支撐條件。
在趙忠賢倡議和親自指導(dǎo)推動下，“實用超導(dǎo)薄膜研究團(tuán)隊”在材料實驗室迅速建立起來。
除趙忠賢院士作為團(tuán)隊顧問之外，團(tuán)隊負(fù)責(zé)人由年富力強的高水平超導(dǎo)研究專家金魁研究員擔(dān)任，他在高溫超導(dǎo)體機理研究、超導(dǎo)薄膜制備、新超導(dǎo)體探索等方面都有諸多重要成果，先后在《自然》雜志等主流刊物發(fā)表重要論文80余篇。
此外還有多位具備國家重點實驗室工作背景的超導(dǎo)薄膜和低溫技術(shù)專家先后加入，組成了國內(nèi)一流的班底陣容。
左一為團(tuán)隊負(fù)責(zé)人金魁研究員
“我們選定的題目是‘實用超導(dǎo)薄膜及相關(guān)技術(shù)研究’，這個不像‘量子’或者‘智能’之類的名字時髦，但并不意味著研究的內(nèi)容不重要。”趙忠賢說，希望以應(yīng)用為目標(biāo)來做一個中長期項目，解決超導(dǎo)應(yīng)用過程中一系列關(guān)鍵核心技術(shù)難題，推動實現(xiàn)跨越性的進(jìn)步，帶來應(yīng)用上的質(zhì)變。
面對“卡脖子”難題唯有自主創(chuàng)新
令趙忠賢感到高興的是，團(tuán)隊產(chǎn)出成果的進(jìn)度超過了他的預(yù)期。在國外禁運的情況下，該團(tuán)隊僅用一年多的時間，就自主設(shè)計并成功研制“三光束脈沖激光共沉積鍍膜系統(tǒng)”。
該設(shè)備基于國產(chǎn)部件實現(xiàn)技術(shù)集成創(chuàng)新，包括采用國產(chǎn)小型固態(tài)脈沖激光器實現(xiàn)多光束共沉積，激光器與光路系統(tǒng)模塊化整體位移，研發(fā)穩(wěn)定的大面積加熱器，自主研發(fā)控制軟件實現(xiàn)操作智能化等，已成功制備出2英寸雙面YBCO超導(dǎo)單晶薄膜，將脈沖激光沉積技術(shù)制備高品質(zhì)應(yīng)用型薄膜產(chǎn)品推向一個新的高度。
“我們用激光去打真空腔里面的靶材，由于瞬時高溫，靶材表面的成分會變成等離子體向外噴射，之后接觸高溫襯底，外延沉積完成鍍膜，過程就像是烙餅一樣。”該設(shè)備主要的設(shè)計和搭建者馮中沛博士是團(tuán)隊里的一名年輕人，設(shè)備成功運轉(zhuǎn)，讓他格外興奮。
“這臺設(shè)備的功能可以擴展，也可以為超導(dǎo)以外的材料進(jìn)行鍍膜。就像買了一口鍋，一開始只用來炒菜，后面還可以用來蒸煮。”他介紹道。
過去的一整年，馮中沛和同事們幾乎每天都圍著這臺設(shè)備轉(zhuǎn)。在工作室緊鄰該裝置的墻邊有一面白板，上面寫滿了與裝置搭建相關(guān)的事項。一年時間里，大到整個裝置的設(shè)計裝配，小到一根螺絲釘?shù)亩ㄖ疲麄€團(tuán)隊“掛圖作戰(zhàn)”，環(huán)環(huán)推進(jìn)，最終才獲得了成功。
不過，團(tuán)隊負(fù)責(zé)人金魁坦言，這次“技術(shù)突破”的背后，帶著幾分無奈與巧合。按照團(tuán)隊最初構(gòu)想，是希望直接從國外購買一套先進(jìn)的大面積鍍膜設(shè)備，之后按團(tuán)隊的需求改造。
團(tuán)隊負(fù)責(zé)人金魁研究員
“買小尺寸薄膜制備設(shè)備回來做出的樣品主要是用于基礎(chǔ)研究，找規(guī)律、寫論文，國外公司同意賣給我們；但要買能投入實用的大尺寸薄膜制備設(shè)備，他們就拒絕了。”金魁表示，另一方面，日本的設(shè)備只能實現(xiàn)單面薄膜的制備，無法滿足團(tuán)隊需求。
在趙忠賢院士的鼓勵和指導(dǎo)下，團(tuán)隊最終下定決心走上了自研之路。令他們感慨的是，一年后當(dāng)他們研制出成本更低、性能更優(yōu)的設(shè)備時，從日本采購的小尺寸鍍膜設(shè)備甚至因為疫情，廠家工程師還沒有來拆箱。
“這件事雖然談不上偉大，但是它給了我們很大信心。遇到‘卡脖子’難題，逼著自己進(jìn)行自主研制和創(chuàng)新，最終把一條新的技術(shù)路線走通了。”趙忠賢表示，假如全國幾十萬、上百萬的科研團(tuán)隊，能有十分之一像這樣專注去做一件事，我們跟國外的科技競爭就能握有更大的主動權(quán)。
“積小勝為大勝，變成大勝就有了長板，有了競爭優(yōu)勢，國外還怎么卡我們脖子？”他說道。
除了團(tuán)隊自身的努力和經(jīng)驗積累，趙忠賢還特別提到，松山湖科學(xué)城給予的寬松科研環(huán)境與合理的評價體系，為這一成果取得提供了重要土壤。
在他看來，松山湖材料實驗室一方面注重研究實效，不以論文論英雄，讓科研人員集中精力搞攻關(guān)；另一方面，充分信任科學(xué)家，原本購置設(shè)備的錢可以靈活用于自主研發(fā)，“允許用打醬油的錢去買醋”，賦予科學(xué)家自主權(quán)。
“我認(rèn)為也正是因為有松山湖的政策和環(huán)境，這件事情才能發(fā)生。”趙忠賢表示。
“做科研，只要喜歡就不是坐冷板凳”
對趙忠賢來說，幾十年科研生涯，大半都是在國際同行們難以想象的物質(zhì)匱乏中開展工作。上世紀(jì)80年代，國際高溫超導(dǎo)競賽進(jìn)展激烈，趙忠賢和同事們卻只能自己動手燒制“土槍土炮”，用著30多年前出廠的純度不足的原料堅持實驗。彼時他們獲得的支持，也不過是“研究期間不限量供應(yīng)雞蛋”。
雖然最后做出了震動世界的成果，但趙忠賢曾不無遺憾地表示：“假如在1986年底，研究條件能有現(xiàn)在的1%，我可以做得更好。”
因此，面對當(dāng)下青年科研工作者，趙忠賢總是希望他們能沉下心來，進(jìn)步再快一點，扛起的責(zé)任再多一點。他說，一代人有一代人特點，一代人有一代人的責(zé)任，年輕人要在承擔(dān)責(zé)任中成長。
“現(xiàn)在的研究環(huán)境是很好的，經(jīng)費、設(shè)備都不缺，怎么還不能做事情？年輕人認(rèn)定一個方向以后，要塌下心來堅持做下去。”趙忠賢常常講的一句話是，“做科研，只要喜歡就不是坐冷板凳”。
“按說到我這個年紀(jì)該退休看孫子去了，但是我只要接觸到這些科學(xué)問題，精神就來了，覺得它是一種享受。”他用打麻將來舉例道，“你打麻將會覺得是冷板凳嗎？甚至打到半夜你還想打。”
不過，他也提出，社會應(yīng)該給年輕人創(chuàng)造一個安心做研究的外部環(huán)境，特別是有合理的評價體系。“就像習(xí)總書記在兩院院士大會上所說的，人才評價制度不合理，唯論文、唯職稱、唯學(xué)歷的現(xiàn)象嚴(yán)重，人才‘帽子’滿天飛，這是不行的。”
他說，“帽子”給的準(zhǔn)固然可以產(chǎn)生激勵，但是不能讓“帽子”戴上就摘不下來，有些是給年輕人的帽子，快退休了還戴著。更不能僅憑“帽子”來定功勞、定待遇。
當(dāng)前，大灣區(qū)正在籌劃打造全國第四座綜合性國家科學(xué)中心，東莞松山湖科學(xué)城與深圳光明科學(xué)城已經(jīng)被納入先行啟動區(qū)范圍。趙忠賢也十分關(guān)心綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)，曾多次參與省、市相關(guān)咨詢會并提出建議。
“從中央到廣東省、東莞市都對這件事非常重視，但是想做一個好的規(guī)劃不容易，需要對國際國內(nèi)情況、對廣東的情況有整體的把握，明確自身能做什么。”趙忠賢表示，規(guī)劃要根據(jù)國家的需求、地區(qū)的特點、現(xiàn)有的資源，在3年、5年乃至10年左右的時間，分階段分步驟進(jìn)行謀劃，有所為有所不為。此外，引進(jìn)人才過程中，也要注意對人才的合理評價，按需引進(jìn)，人盡其才。
談及今后的打算，年屆八旬的趙忠賢心心念念的，仍然是超導(dǎo)。“一是找到超導(dǎo)應(yīng)用存在的短板，想辦法推動一些項目、組織一批隊伍來把超導(dǎo)領(lǐng)域的這些問題全部掃光；二是在超導(dǎo)應(yīng)用的某些方面，希望看到我們比別人強，有自己的‘絕活’。”
“我相信可以看到這一天。”趙忠賢說道。
