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走近2016年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎得主
趙忠賢院士(中)和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里討論問題。新華社記者 金立旺攝
屠呦呦(左)在實(shí)驗(yàn)室和同事一起做實(shí)驗(yàn)。資料照片
趙忠賢
半世紀(jì)研磨超導(dǎo)體
本報記者 喻思孌
1月9日,75歲的趙忠賢走上國家最高科學(xué)技術(shù)獎的領(lǐng)獎臺……
走上領(lǐng)獎臺,靠的是他近半個世紀(jì)持之以恒的高溫超導(dǎo)研究和在這一領(lǐng)域取得的卓越功勛。40多年前,我國的高溫超導(dǎo)研究剛剛起步;而今,已組建起一支高水平的研究隊(duì)伍,走在世界前列。他,則是我國高溫超導(dǎo)研究的領(lǐng)軍人。
“趙忠賢膽子實(shí)在是太大了”
超導(dǎo),是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。超導(dǎo)體在信息通訊、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用潛力。百余年來,已有5次諾貝爾獎頒發(fā)給了10位研究超導(dǎo)的科學(xué)家。
所謂“高溫超導(dǎo)體”,是指臨界溫度在40K(約零下233攝氏度)以上的超導(dǎo)體。1968年,物理學(xué)家麥克米蘭根據(jù)傳統(tǒng)理論計(jì)算推斷,超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度一般不能超過40K,這一溫度也被稱為麥克米蘭極限。
40K麥克米蘭極限能否被突破?1974年,趙忠賢到英國劍橋大學(xué)進(jìn)修,接觸到了世界超導(dǎo)研究最前沿。一年后回國,他立志要做高臨界溫度超導(dǎo)體。
“初生牛犢不怕虎。”經(jīng)過縝密思考和實(shí)驗(yàn),1977年,他在《物理》雜志上撰文,指出結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性又不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相變可以使臨界溫度達(dá)到40—55K,并提出復(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。挑戰(zhàn)由經(jīng)典理論推導(dǎo)出的麥克米蘭極限,以至于當(dāng)時不少人認(rèn)為“趙忠賢膽子實(shí)在是太大了”。
十年磨一劍。雖然當(dāng)時科研條件艱苦,好多設(shè)備是趙忠賢團(tuán)隊(duì)自己現(xiàn)造的,買設(shè)備都買二手的。好在研究不需要特別精密的儀器,1986年底,趙忠賢團(tuán)隊(duì)和國際上少數(shù)幾個小組幾乎同時在鑭—鋇—銅—氧體系中獲得了40K以上的高溫超導(dǎo)體。麥克米蘭極限被突破,一時國際物理學(xué)界為之震動,“北京的趙”成為國際著名科學(xué)刊物上的新星。
再接再厲,1987年2月,趙忠賢帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又在鋇—釔—銅—氧中發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體,并在世界上首次公布了元素組成,刮起了一陣研究液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的旋風(fēng)。趙忠賢成為國際超導(dǎo)研究領(lǐng)域代表中國的符號。他和團(tuán)隊(duì)也因此榮獲1989年度國家自然科學(xué)集體一等獎。
及其團(tuán)隊(duì)的工作極大提升了中國物理學(xué)界的國際地位。1987年,他受邀參加美國物理學(xué)會三月會議,是五位特邀報告人之一。這宣告了中國物理學(xué)家走上世界高溫超導(dǎo)研究舞臺。
“我們必須堅(jiān)守超導(dǎo)這塊陣地”
超導(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員孫力玲,跟隨趙忠賢從事超導(dǎo)研究。談起趙老師科研的秘訣,她認(rèn)為是扎得深、扎得住,根深才能葉茂。
趙忠賢40余年的高溫超導(dǎo)研究歷程并非一帆風(fēng)順。國際上第一次高溫超導(dǎo)熱潮中的主角——銅氧化物,是一種易脆材料,難以大范圍普及應(yīng)用。上世紀(jì)90年代,銅氧化物高溫超導(dǎo)體熱潮過后,全世界科學(xué)家對超導(dǎo)材料的探索一度陷入迷茫,一些團(tuán)隊(duì)甚至解散或轉(zhuǎn)而研究其他領(lǐng)域。
困難面前,趙忠賢矢志不移:“我堅(jiān)信,高溫超導(dǎo)研究有潛力,未來有可能有重大突破。我們必須堅(jiān)守這塊陣地。”趙忠賢帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一干就是近20年。
2008年2月,日本科學(xué)家在四方層狀的鐵砷化合物中發(fā)現(xiàn)存在轉(zhuǎn)變溫度為26K的超導(dǎo)電性,但因?yàn)闆]有突破麥克米蘭極限溫度,還不能確定鐵基材料是高溫超導(dǎo)體。趙忠賢提出了高溫高壓合成結(jié)合輕稀土元素替代的方案,并組織團(tuán)隊(duì)全力以赴,很快將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到50K以上,創(chuàng)造了大塊鐵基超導(dǎo)體55K的紀(jì)錄并保持至今。
趙忠賢團(tuán)隊(duì)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),引領(lǐng)了國際高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的第二次突破。我國科學(xué)家還對鐵基超導(dǎo)體若干基本物理性質(zhì)進(jìn)行了深入研究,確認(rèn)了它的非常規(guī)性。趙忠賢小組的成果作為“40K以上鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)研究”的重要部分,榮獲2013年度國家自然科學(xué)一等獎。
如今,已過古稀之年的趙忠賢仍然在奇妙的超導(dǎo)世界中探索……他希望找到新的組合,尋找到臨界溫度更高、能廣泛應(yīng)用于實(shí)際生活的超導(dǎo)體;同時搞清楚超導(dǎo)機(jī)理,關(guān)注新材料、新現(xiàn)象,為超導(dǎo)研究的第三次突破提供信息。
“選擇了科研道路,就要安下心來,不能心猿意馬”
趙忠賢的團(tuán)隊(duì)成員、超導(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員董曉莉?qū)w忠賢充滿了由衷的敬佩:趙老師對超導(dǎo)歷史很熟悉,不僅記得像元素組成、超導(dǎo)溫度這些重要參數(shù),對很多超導(dǎo)體也可以隨口報出發(fā)現(xiàn)年代、發(fā)現(xiàn)者的名字,可謂如數(shù)家珍。
專注,也是趙忠賢總結(jié)自己研究工作時最喜歡用的一個詞。他常說,選擇了科研道路,就要安下心來,不能心猿意馬。
由于超導(dǎo)機(jī)理仍然是個謎,發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)材料,多數(shù)時候憑的是直覺。40多年的鉆研和積累,讓趙忠賢培養(yǎng)出超出常人的直覺。
本世紀(jì)初,MgB2、NaCoO2等超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn),但這兩個體系都不是四方結(jié)構(gòu),和趙忠賢探索高溫超導(dǎo)的想法不一致,就沒安排團(tuán)隊(duì)全部投入??吹饺毡緢F(tuán)隊(duì)報道了四方結(jié)構(gòu)的鐵基超導(dǎo)體,他很快提出高溫高壓合成結(jié)合輕稀土替代的實(shí)驗(yàn)方案,組織團(tuán)隊(duì)全力以赴。
“搞研究,長期積累到一定節(jié)點(diǎn)后,在認(rèn)識上就會有一個升華。發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)材料并沒有理論規(guī)律可循,只可意會不可言傳?!壁w忠賢說。
榮譽(yù)等身,趙忠賢從未自滿。他常說,自己就是個普通人。榮譽(yù)歸于國家,成績屬于集體,自己只是其中的一分子。他還常常提醒前來采訪的記者:“別光報道我,多看看我身后那些沒露面的人。”面對媒體的聚焦,老先生坦率而誠摯……他說,自己做研究從來沒想過要得什么獎,能為人類文明添磚加瓦、滿足國家重大需求,這輩子很值。
屠呦呦
一輩子專注青蒿素
本報記者 趙永新
“呦呦鹿鳴,食野之蒿”。屠呦呦不僅用一株小草改變了世界,而且在2000年至今27位國家科技最高獎得主中,創(chuàng)造了好幾個“第一”:第一位女科學(xué)家、第一位非院士科研人員、第一位諾獎獲得者、第一個“婉拒”多家媒體采訪的獲獎?wù)摺?/p>
從她同事的講述中,我們得以“窺見”其人其事、其心其志。
“既然國家把任務(wù)交給她,她就要努力工作,一定要做好”
1969年1月底,39歲的研究實(shí)習(xí)員屠呦呦,忽然接到一項(xiàng)秘密任務(wù):以課題組組長身份,研發(fā)抗瘧疾的中草藥。
瘧疾是一種由瘧原蟲侵入人體后引發(fā)的惡性疾病,病人高燒不退、渾身發(fā)抖,重者幾天內(nèi)死亡。應(yīng)越南請求,中國軍方從1964年起開始抗瘧藥研究。1967年5月23日,國家科委和解放軍總后勤部在北京召開“瘧疾防治藥物研究工作協(xié)作會議”,代號為“523”項(xiàng)目的大規(guī)模藥物篩選、研究在全國7省市展開。1969年1月21日,衛(wèi)生部中醫(yī)研究院(中國中醫(yī)科學(xué)院前身)受命加入“523”項(xiàng)目。
屠呦呦的同事、曾任中藥研究所所長的姜廷良研究員告訴記者,當(dāng)時正值“文革”,年老的專家“靠邊站”,屠呦呦在北京大學(xué)時學(xué)生藥學(xué),畢業(yè)后又脫產(chǎn)學(xué)習(xí)過兩年中醫(yī),科研功力扎實(shí),遂被委以重任。
“屠呦呦的責(zé)任感很強(qiáng),”屠呦呦的同事、中藥所廖福龍說,“她認(rèn)為既然國家把任務(wù)交給她,自己就要努力工作,一定要做好?!庇捎谡煞蚶钔⑨摫幌路诺健拔迤吒尚!?,屠呦呦把不滿4歲的大女兒送到托兒所全托班,把小女兒送回寧波老家由老人照顧。
閱讀中醫(yī)典籍、查閱群眾獻(xiàn)方、請教老中醫(yī)專家……起初,屠呦呦用3個月時間,收集了2000多個方藥,編輯成《瘧疾單秘驗(yàn)方集》,送交“523”辦公室。此后至1971年9月初,屠呦呦和同事對包括青蒿在內(nèi)的100多種中藥水煎煮提物和200余個乙醇提物樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),但結(jié)果總令人沮喪:對瘧原蟲抑制率最高的只有40%左右。
“重新埋下頭去,看醫(yī)書!”終于有一天,東晉葛洪的《肘后備急方》“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之”給了屠呦呦靈感:溫度是關(guān)鍵!屠呦呦重新設(shè)計(jì)了提取方案,夜以繼日進(jìn)行實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn):青蒿乙醚提取物去掉其酸性部分,剩下的中性部分抗瘧效果最好!
1971年10月4日,實(shí)驗(yàn)證實(shí),191號青蒿乙醚中性提取物對鼠瘧原蟲的抑制率達(dá)到100%!
“我是組長,我有責(zé)任第一個試藥”
“進(jìn)行臨床試驗(yàn),需要大量的青蒿乙醚提取物?!苯⒘蓟貞洠赫n題組用7口老百姓用的水缸作為常規(guī)提取容器,里面裝滿乙醚,把青蒿浸泡在里面提取試驗(yàn)樣品。
“乙醚等是有害化學(xué)品,當(dāng)時實(shí)驗(yàn)室和樓道里都彌漫著刺鼻的乙醚味道?!苯⒘颊f,一些人頭暈眼脹,甚至出現(xiàn)鼻子流血、皮膚過敏等癥狀,但當(dāng)時設(shè)備設(shè)施簡陋,大家頂多戴個紗布口罩,也顧不得許多……
在臨床前試驗(yàn)時,個別動物的病理切片中發(fā)現(xiàn)了疑似毒副作用,只有進(jìn)行后續(xù)動物試驗(yàn)、確保安全后才能上臨床。為了不錯過當(dāng)年的臨床觀察季節(jié),屠呦呦提交了志愿試藥報告:“我是組長,我有責(zé)任第一個試藥!”
1972年7月,屠呦呦等3名科研人員成為首批人體試驗(yàn)的志愿者,幸而未發(fā)現(xiàn)該提取物對人體有明顯毒副作用。經(jīng)過多年反復(fù)試驗(yàn)和臨床試用,1977年,經(jīng)衛(wèi)生部同意,課題組以“青蒿素結(jié)構(gòu)研究協(xié)作組”名義,在《科學(xué)通報》上發(fā)表論文,首次向全球報告了青蒿素這一重大原創(chuàng)成果。1986年10月,青蒿素獲得衛(wèi)生部頒發(fā)的《新藥證書》。
不僅于此。1973年9月,屠呦呦課題組還首次發(fā)現(xiàn)了療效更好的青蒿素衍生物——雙氫青蒿素。1992年,青蒿素類新藥——雙氫青蒿素片獲得《新藥證書》,并轉(zhuǎn)讓投產(chǎn)。
“我不習(xí)慣這種場合上的事,咱們還是加緊青蒿素研究吧”
2000年以來,世界衛(wèi)生組織把青蒿素類藥物作為首選抗瘧藥物,在全球推廣?!?005年,全球青蒿素類藥物采購量達(dá)到1100萬人份,2014年為3.37億人份?!苯⒘冀榻B說,世界衛(wèi)生組織《瘧疾實(shí)況報道》顯示,2000年至2015年期間,全球各年齡組危險人群中瘧疾死亡率下降了60%;5歲以下兒童死亡率下降了65%。
近幾年,屠呦呦兩度實(shí)現(xiàn)了中國本土科學(xué)家在國際獎項(xiàng)上“零的突破”:2011年的拉斯克臨床醫(yī)學(xué)獎和2015年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。但她公開表示,中醫(yī)中藥走向世界,榮譽(yù)屬于科研團(tuán)隊(duì)中的每一個人,屬于中國科學(xué)家群體。
中國中醫(yī)科學(xué)院院長張伯禮認(rèn)為:“雖然青蒿素是特殊時期團(tuán)隊(duì)協(xié)作的結(jié)果,但屠呦呦的貢獻(xiàn)非常關(guān)鍵?!?/p>
“只要自己的研究得到認(rèn)可,她就已經(jīng)很滿足?!绷胃}堈f,“對于國際獎項(xiàng),她更看重的是‘為國爭光’?!?/p>
國家中醫(yī)藥管理局科技司司長曹洪欣回憶:“2009年中醫(yī)科學(xué)院推薦屠呦呦參評唐氏中藥發(fā)展獎,她直接打電話給我:我這么大歲數(shù)了,給我干嗎!”
屠呦呦獲得的諾獎獎金為46萬美元,折合人民幣300多萬元。據(jù)張伯禮介紹,其中200萬元分別捐給了北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部和中醫(yī)科學(xué)院,成立了屠呦呦創(chuàng)新基金,用于獎勵年輕科研人員;其余則主要支付家人到瑞典領(lǐng)獎的相關(guān)費(fèi)用等。
屢獲大獎,屠呦呦的生活有什么改變?“如果說有改變,那就是家里的電話多了。采訪她基本都謝絕?!绷胃}堈f。
“她也極少參加公開活動。”張伯禮補(bǔ)充道,“她多次跟我說:就到這吧。我不習(xí)慣這種場合上的事,咱們還是加緊青蒿素研究吧。”
編輯:趙彥
關(guān)鍵詞:國家最高科學(xué)技術(shù)獎 趙忠賢 屠呦呦