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久违了，头奖！ |
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铁基高温超导团队：在坚守中创新，在创新中突破 |
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连续空缺了三届的国家自然科学奖一等奖，今年终于不再寂寞。在坚守中创新，在创新中突破，研究团队的获奖绝非偶然——
■本报记者 王晨绯
1月10日，以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎和方忠为代表的中国科学院物理研究所（以下简称“物理所”）和中国科学技术大学（以下简称“中科大”）研究团队因“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”方面的突出贡献，获2013年度国家自然科学奖一等奖。
在物理所，《中国科学报》记者走访了该项目获奖人及相关领导与同事，从中获得了一些启示。
头奖的尺度
国家自然科学奖一等奖象征着中国科研领域的原始创新能力，历年来遵循宁缺毋滥的评选原则。
1999年，我国颁布《国家科学技术奖励条例》，其中国家自然科学奖一项规定如下：国家自然科学奖授予在基础研究和应用基础研究中阐明自然现象、特征和规律，作出重大科学发现的公民。重大科学发现应当是前人尚未发现或者尚未阐明，具有重大科学价值，并且得到国内外自然科学界公认。
国家科技奖励办公室某负责人在接受媒体访问时表示：“所谓的‘重大科学发现’，应当具备三个条件：前人尚未发现或者尚未阐明、具有重大科学价值、得到国内外自然科学界公认。三者必须同时具备、缺一不可。同时，一等奖必须获得评审委员会2/3以上的选票，差一票都不成。”
由此可见，这一奖项以其科学性、公正性和权威性在我国科学界具有崇高的地位，它反映的是我国基础科学研究的最高水平。从2000年至今的13年中，只有4个项目获一等奖。此前，国家自然科学奖一等奖已经连续空缺了3年。
我们的信心和勇气
今年，头奖找到了新主人。
其实，早在1989年，物理所研究员赵忠贤等凭借“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”就曾获得国家自然科学奖一等奖。
1986年，德国科学家与瑞士科学家发现了临界转变温度为35K的铜氧化物超导体。很快，包括中国科学家在内的研究团队将铜氧化物超导体的临界转变温度提升到液氮温区以上，突破了麦克米兰极限温度，使其成为高温超导体。
“尽管当时的条件比国外差得多，但我们是最早意识到瑞士科学家工作意义的几个人，我们抓住了这个机会。此外，我们这个群体非常努力，能够集思广益，发挥大家的智慧。”年逾古稀的赵忠贤言语中透露的自信不减当年。
无独有偶，时隔20年后，日本一位从事半导体研究的科学家无意中发现铁砷化合物具有超导性，物理所从事超导研究的科学家再一次敏锐地抓住了这次机会：发现了一系列高于传统超导体极限临界温度的铁基超导体，使之成为第二个高温超导体家族。
而这20年中，铜氧化物高温超导体研究进入瓶颈期，国际上的相关研究陷入低谷，在各种学术期刊，特别是高影响因子的期刊上发表高温超导论文变得很困难。国内高温超导研究也因此遭受打击，一部分研究人员转投其他领域。
“不能因为遇冷就不看好，也不能因为不出文章就不鼓励，物理所是中国最早成立的国立研究机构之一，多年的文化沉淀，使我们有着宽容失败的学术环境。”物理所所长王玉鹏认为他们有一支素质过硬的超导团队。
基础科学研究是一个长期知识积累的过程。据国家科技奖励办公室统计，以往获得国家自然科学奖一等奖的项目，平均研究周期为14年。不为浮躁所动，瞄准学科前沿，做系统扎实的研究工作，是超导团队获奖的重要基础。物理所聚集着一批一生坚持追求科学的真善美，反对将基础科学与穿衣吃饭联系起来的科学家。
竺可桢认为科学家应“不盲从，不附和，一以理智为依归。如遇横逆之境遇，则不屈不挠，不畏强御，只问是非，不计利害。虚怀若谷，不武断，不蛮横。专心一致，实事求是，不作无病之呻吟，严谨整饬，毫不苟且。”
而在采访过程中，记者也强烈感受到重大科学发现往往不仅需要科学家对已有知识的透彻理解，需要热爱真理、坚守治学的科学态度，需要极强的洞察力及创造性思维的能力，同时，更需要敢于创新的勇气和信心。
“赵老师关于超导的文章当时并没有选择高影响因子的国际期刊，而选择了《物理快报》，随后该文章被引用了千次。”王玉鹏为这种自信叫好，“物理所近年来鼓励科研人员潜心做事，不再以文章数量和影响因子论‘英雄’，我们的科技论文机构统计排名坚持了十多年的第一名，这几年降了下来。但我们不再着急，要拿出重大成果，不能再盲目地用数量说话了。”
也难怪《科学》杂志在专题报道——《新超导体将中国物理学家推到最前沿》中指出：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。
巧手“烧”出最漂亮的“砖”
这些让世界惊讶的样品中，一部分就出自赵忠贤团队研究员任治安之手。在设备条件很差的情况下，任治安亲手制备生长出一系列转变温度在50K以上的铁基超导体。
“新的超导体探索，烧几百次可能就成功一两次。当时美日科学家专程坐飞机到北京要我们的‘砖’。”由于超导材料的制备需要手套箱、高温炉、真空封管等设备，和烧砖的过程有些类似，因而任志安他们戏称超导材料为“砖”。
“任治安是我们团队的少帅，当初做出这一系列工作的时候才29岁。”赵忠贤对自己的学生赞赏有加。
与此同时，王楠林研究组也在用另一种方法制备样品。陈根富当时是王楠林组的一员干将，对材料制备和生长有着独到经验。在这些经验的帮助下，他不但率先合成了铈氧铁砷多晶，还首次生长出近乎完美的多种单晶，为铁基超导体的研究加入了新元素。王楠林说：“生长样品这个活又脏又苦、又累又难，而陈根富的样品是我们实验的一个必要条件。”
靳常青小组的研究方向是高压新材料和高压物理，超导一直是他们研究工作的一部分。
当已经发现的铁基超导体系不断产出优秀论文时，靳常青却坚持“走别人没走过的路，做出自己的新体系”。他通过不懈尝试和探索，在铁基超导体1111体系和122体系之外，找到了第三种全新的以锂铁砷为代表的111体系超导体，在国际学术界引起强烈反响。
从事物理实验的科学家大都有一双巧手，物理所绝大多数设备都经过科学家的二次改造。例如，王楠林当年将购回的二手红外光谱仪进行改造，使之成为非常好用的设备。他们在这台设备上完成了超导研究的最关键部分。而赵忠贤团队高压合成样品的核心设备，也几乎都由团队成员自己设计改装。
王玉鹏打了个比方：“所有做实验的高手都懂得设备，就像好的司机都会修车一样。高压合成材料非常有特色，他们在仪器上作了很多努力，高压合成、测试都是技术活，没有好的技术做不成。”
毫无疑问，铁基超导在中国的突破和科学家在仪器、工具、手段和方法上的创新息息相关。过去100多年里，在三大自然科学领域的诺贝尔奖中，1/3以上的奖项都与仪器手段和方法的创新紧密联系在一起。近现代科学，特别是自然科学，都是实证科学。在科学已经越来越依赖于研究手段的今天，实验手段的进步不仅有助于理论的突破，甚至可以改变科学家的思路，开辟新的研究领域。
“正因为如此，我们不再追捧文章有多少，影响因子增加多少；我们不仅重视超导队伍中5位获奖的学术带头人，更重视高度敬业、技能独到的年轻人才。”王玉鹏告诉记者，物理所在2008年便破格提拔了两位从事超导研究的年轻研究员——陈根富和任治安。
火花碰撞的午餐
陈根富和任治安的办公室门对门。“我和任志安经常吃完午饭去院子里转几圈。”二人常常在中午交换最近“烧砖”的心得。
“我们所有的研究员都在食堂吃午餐，也会打扑克，大家各抒己见。”方忠和王楠林的合作从一次打扑克开始。
2008年3月，王楠林约方忠打扑克放松，他提及自己在超导实验中发现了一些有意思的现象，从事理论计算的方忠对超导材料也很感兴趣。于是在王楠林共享实验数据后，方忠立刻作了细致的计算。
“刚开始我们两个人观点不一致，2008年3月到5月，我们频繁地讨论。物理领域的交流非常重要，解决问题更多依靠集体智慧。”方忠当时的办公室是个过道，讨论时里面挤满了人。
“你们可以好好合作一把，合写一篇文章。”当晚参与他们讨论的王玉鹏给出建议。
两位科学家欣然接受建议，这篇文章也成为铁基超导领域最经典的文章之一。
而超导结构另一个里程碑式的工作来自于王楠林与丁洪的合作。2008年刚回国的丁洪第二天就投入到铁基超导的研究中。他拿到王楠林组做出的样品非常兴奋，在实验室打了一个星期的地铺，首次在实验中提出了铁基超导体的能隙对称性。
“当年他们的东西都是刚刚做出来，大家没有门户之见，开放坦诚地合作。”王玉鹏认为这件事不仅仅对铁基超导，对所里的文化影响也很大。
而现在，王楠林和方忠有时吃完午餐后，仍旧会散步聊工作，并且这种自由生长的PI集群已经成为物理所的一种常态。
显而易见，当代科技的创新规律需要全局观念、系统观念。而树立团队意识，弘扬科学精神，尊重他人的劳动和创造，把科学家个人创造力与团队集体智慧有机结合，发挥整体优势，也成为破解超导这个重大科技问题的一个关键因素。
我们将有更多第一
“日本最先做出铁基超导材料，而我们能抓住机会并非碰巧。在从事超导材料研究的科学家脑海中，整天在考虑这些问题，一个火花就能点燃他们。”方忠如是评价他的同行。虽然是别人发现的此类超导，但由此变成一个高温超导家族的意义也不同寻常，科学的原创具有不同的层次。
“自然科学奖以关注基础研究，强调原始创新著称。物理所和中科大有着良好的基础研究传统和历史积淀。研究团队多年来专注于超导研究，在坚守中创新，在创新中突破，得奖绝非偶然。”王玉鹏从超导团队的成功中获得了许多启示：例如要最大限度调动科技人才的创新积极性，尊重科技人才的创新自主权，大力营造勇于穷理、有容、唯才、同德的文化氛围。
人们有理由相信物理所已经具备了适宜的科研环境。让王玉鹏颇有感触的是，除了每年暑期世界顶尖的物理学家会到物理所访问以外，他带队去美国进行学术访问时，对方会非常重视地插上中国国旗表示欢迎，并且派出最高水平的学术代表进行学术探讨。
其实，坐落在中关村的物理所不止是这一次引发了大家的兴趣。第一块人工红宝石、第一台氢液化器、第一台氦液化气等都出在物理所。“国际学术评价体系”“首席工程师制”“秘书制”等引领全国科研机构改革的风潮也从物理所开始。近年来，从这里已经走出了好几位名校校长和名校物理系主任。
“细推物理须行乐，何用浮名绊此身。”赵忠贤曾豪迈地写下这样一句话：我们曾有过很多的第一，我们将有更多的第一，为中华民族的伟大复兴作出新的贡献。
《中国科学报》 (2014-01-14 第1版 要闻)
