2014年10月29日，何梁何利基金2014年度頒獎大會暨基金成立20華誕在京舉行，其中，“含金量”最高的科技大獎——“科學(xué)與技術(shù)成就獎”由我國著名超導(dǎo)專家趙忠賢院士和著名實(shí)驗(yàn)物理專家薛其坤院士共同摘得。兩位基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域巨擘，在創(chuàng)新的道路上究竟走出了怎樣的人生軌跡？

　　趙忠賢：50年如一日傾情高溫超導(dǎo)

　　55年前，當(dāng)年輕的趙忠賢孤身一人背起行囊來到北京的時候，中國的超導(dǎo)研究還剛剛起步，高溫超導(dǎo)更是天方夜譚。今天，這位古稀之年的老人身邊已經(jīng)凝聚了一支世界領(lǐng)先的中國高溫超導(dǎo)研究隊(duì)伍，并把中國這方面的研究推向了世界前列，正在引領(lǐng)向高溫超導(dǎo)的第三次突破征途中昂首邁進(jìn)。

　　趙忠賢1964年從中國科技大學(xué)畢業(yè)分配到中國科學(xué)院物理研究所，1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，他50年如一日，淡泊名利，持之以恒堅(jiān)持工作在科研一線，把畢生精力奉獻(xiàn)給高溫超導(dǎo)研究，上個世紀(jì)70年代，趙忠賢等一批年輕學(xué)生和學(xué)者被派往國外學(xué)習(xí)， 接觸到了世界超導(dǎo)研究最前沿。1975年回國后，他提出要探索高臨界溫度超導(dǎo)體（簡稱“高溫超導(dǎo)體”）。所謂“高溫超導(dǎo)體”，是指臨界溫度在40K以上的超導(dǎo)體。麥克米蘭根據(jù)1972年諾貝爾獎的BCS理論計(jì)算，認(rèn)為超導(dǎo)臨界溫度不大可能超過40K，他的計(jì)算得到了國際學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)同，40K也因此被稱作“麥克米蘭極限”。趙忠賢則對當(dāng)時國際廣泛認(rèn)同的由經(jīng)典理論推導(dǎo)出的麥克米蘭極限提出了挑戰(zhàn)。1977年，他在《物理》上撰文指出結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性又不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相變可以使超導(dǎo)臨界溫度達(dá)到40—55K，經(jīng)過長時間的實(shí)驗(yàn)探索，科學(xué)總結(jié)升華到理論，進(jìn)一步提出復(fù)雜結(jié)構(gòu)和新機(jī)制在某些情況下甚至可以達(dá)到80K。

　　上世紀(jì)80年代，趙忠賢在科研條件極其簡陋的情況下開始研究銅氧化合物超導(dǎo)體，在鑭-鋇-銅-氧體系中突破了麥克米蘭極限，獲得了40K以上的高溫超導(dǎo)體。由于當(dāng)時國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，無法獲取高純度的實(shí)驗(yàn)樣品，所用的實(shí)驗(yàn)樣品雜質(zhì)很多，趙忠賢最早注意到雜質(zhì)對超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，判斷一些雜質(zhì)對超導(dǎo)發(fā)揮了作用，敏銳地發(fā)現(xiàn)了70K的超導(dǎo)跡象。在這樣的理論指導(dǎo)下，他于是主動“引入雜質(zhì)”，反復(fù)實(shí)驗(yàn)、篩選、測試、驗(yàn)證，最終確定了“在鋇基、多相的體系中、用釔取代鑭”的方案并得以實(shí)施。1987年2月19日深夜，在釔—鋇—銅—氧中發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體，實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)研究第一次突破，在世界上刮起了一陣液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的旋風(fēng)。1987年，趙忠賢作為五位特邀報(bào)告人之一，參加了美國物理學(xué)會三月會議。該會議標(biāo)志著中國物理學(xué)家走上了世界高溫超導(dǎo)研究的舞臺。

　　在1987年的輝煌之后，趙忠賢又甘坐冷板凳，一門心思撲進(jìn)實(shí)驗(yàn)室里，潛心研究20年，終于帶領(lǐng)中國團(tuán)隊(duì)再次引領(lǐng)世界熱潮。

　　新世紀(jì)以來，趙忠賢提出“在具有多種相互作用的四方層狀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中會有高溫超導(dǎo)電性”的新思路，認(rèn)識到這一類鐵砷化合物（后來被稱作“鐵基超導(dǎo)體”）很可能是新的高溫超導(dǎo)體，之后又提出了高溫高壓合成結(jié)合輕稀土元素替代的方案，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)很快將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到50K以上，創(chuàng)造了55K的紀(jì)錄并保持至今，為確認(rèn)鐵基超導(dǎo)體為第二個高溫超導(dǎo)家族提供了重要依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的第二次突破。在這期間，他以67歲的年紀(jì)三次帶領(lǐng)年輕人幾乎通宵工作，完成了初期最關(guān)鍵的三篇論文。他的鐵基超導(dǎo)研究得到了國內(nèi)外高度評價(jià)，美國《科學(xué)》雜志三次報(bào)道趙忠賢的工作，其中在題為《新超導(dǎo)體將中國物理學(xué)家推向最前沿》的一篇文章中對其貢獻(xiàn)給予充分肯定。

　　從上個世紀(jì)70年代至今，從追趕、并跑到引領(lǐng)世界的歷史進(jìn)程中，趙忠賢一直都是我國高溫超導(dǎo)研究主要的倡導(dǎo)者、推動者和踐行者。他是新中國培養(yǎng)的杰出科學(xué)家代表，具有無私奉獻(xiàn)的精神和國際領(lǐng)先的成果，為高溫超導(dǎo)研究扎根中國并處于國際前列做出了重要貢獻(xiàn)。

　　薛其坤：在量子世界實(shí)現(xiàn)“中國夢”

　　在10月29日何梁何利基金2014年頒獎禮上，“科學(xué)與技術(shù)成就獎”獲得者清華大學(xué)教授薛其坤在發(fā)言中深深感謝自己的夫人，因?yàn)檎羌胰说闹С趾蛯捜?，才能讓他每天過著“7—11”的生活，即早上7點(diǎn)到晚上11點(diǎn)持續(xù)地工作。

　　薛其坤的很多學(xué)生曾經(jīng)較勁：“想趁著自己年輕，和薛老師比一比，看誰先到實(shí)驗(yàn)室，誰最后一個離開”，但多年來幾乎沒人能贏。這是一種近乎苦行的“修煉”，但薛其坤卻體會到的是快樂而非痛苦。

　　薛其坤是名年輕的國際著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，1999年從海外學(xué)成歸來，2005年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

　　薛其坤在國際上首次發(fā)展了拓?fù)浣^緣體薄膜的分子束外延生長動力學(xué)，證明了拓?fù)浣^緣體是二維無質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米體系并受時間反演對稱性保護(hù)等物理性質(zhì)，從實(shí)驗(yàn)上首次發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)，首次利用分子束外延—掃描隧道顯微鏡等技術(shù)發(fā)現(xiàn)一類全新的FeSe/STO界面高溫超導(dǎo)體系。

　　所謂拓?fù)浣^緣體，簡單地說，就是內(nèi)部絕緣，表面導(dǎo)電的材料。近年哈佛大學(xué)學(xué)者在理論上提出拓?fù)浣^緣體上可以實(shí)現(xiàn)反常量子霍爾效應(yīng)，擅長于材料科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)物理的薛其坤敏銳地?fù)渥降竭@一信息，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)尋找制作拓?fù)浣^緣體，他們嘗試國際同行的常規(guī)技術(shù)路線后，主動放棄，另辟蹊徑，采取“魚和熊掌兼得”的方案，在絕緣體上來生長導(dǎo)電材料，在國際上率先建立了拓?fù)浣^緣體薄膜的分子束外延生長動力學(xué)，在原子水平上實(shí)現(xiàn)了對拓?fù)浣^緣體薄膜樣品生長過程的精確控制，界面薄膜只有幾個納米厚，肉眼幾乎看不到這種材料的存在。制作這種不同元素和不同結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣^緣體，需要4種元素用一種叫“分子束外延”的方法一層一層生長起來。其中，4種原子如何配比，結(jié)構(gòu)如何搭建，都十分復(fù)雜精妙。

　　在過去4年時間里，他的研究團(tuán)隊(duì)生長和測量了超過1000個樣品。一次次的生長、測量，一次次的挫折、調(diào)整，再生長、再測量……把實(shí)驗(yàn)的每一步、每一個細(xì)節(jié)都力爭做到極致，把實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)揮到極限。他們幾個月甚至更長時間才能克服一個困難，向目標(biāo)推進(jìn)一小步。功夫不負(fù)有心人，就是在經(jīng)歷了這種頑強(qiáng)堅(jiān)持和追求極致的過程，最終找到最佳的元素搭配與結(jié)構(gòu)。2012年10月12日晚10點(diǎn)35分在制備的拓?fù)浣^緣體樣品測試中首次發(fā)現(xiàn)了量子反?；魻栃?yīng)，2013年3月15日相關(guān)工作發(fā)表于《科學(xué)》，引起了國際轟動。這是量子霍爾效應(yīng)家族里最后一個有待發(fā)現(xiàn)的重要成員，這是近年來國際物理學(xué)界由中國科學(xué)家以無與倫比的精巧實(shí)驗(yàn)和近乎完美的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成的重大科學(xué)成果。

　　諾貝爾獎獲得者物理學(xué)家楊振寧先生評價(jià)他的成果：“這讓我想起很多年前接到物理學(xué)家吳健雄的電話，第一次告訴我在實(shí)驗(yàn)室做出了宇稱不守恒的實(shí)驗(yàn)，這個發(fā)現(xiàn)震驚了世界。今天薛其坤及其團(tuán)隊(duì)做出的實(shí)驗(yàn)成果，是物理學(xué)領(lǐng)域最近幾年一個重大的成果，這不僅是科學(xué)界的喜事，也是整個國家的喜事?！?/p>

　　量子反?；魻栃?yīng)解決了不用增加外磁場電子碰撞發(fā)熱的問題，未來在量子計(jì)算、量子信息存儲方面有巨大的應(yīng)用潛力，據(jù)此設(shè)計(jì)的新一代電子芯片，將會具有極低的能耗，這就是薛其坤及其團(tuán)隊(duì)下一步追求的目標(biāo)。

　　值得一提的是，早在1997年和2006年，趙忠賢和薛其坤曾經(jīng)分別獲得何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎，獲獎之后他們再接再厲，潛心研究，沉淀十年，再創(chuàng)輝煌，趙忠賢的高溫鐵基超導(dǎo)和薛其坤的量子反?；魻栃?yīng)，都是在獲獎之后又取得的新成果，是我國近年來在國際上處于領(lǐng)跑地位的前沿科學(xué)領(lǐng)域取得的重大科學(xué)成就，具有巨大的應(yīng)用潛力。

　　今天，他們再次榮登何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)成就獎光榮榜，這必將激勵我國更多的科技人員在創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的大潮中敢于創(chuàng)新，勇攀科學(xué)高峰。（邵紅宇 任曉明）