中关村的大街小巷，人来车往，盛世的繁华都在这片“中国硅谷”中甚嚣尘上。 保福寺桥南的丁字路口旁，一栋红楼却静默地隐匿在闹市中，偶尔匆忙进出的人也在相互讨论着凝聚态、石墨烯等晦涩难懂的话题。
这里就是中国科学院物理研究所（下称“物理所”）。就是在这幢大楼里，一个团队接连两次获得了国家自然科学的“头奖”。
2014年1月10日，以中国科学院院士赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎和方忠为代表的物理所团队和中国科学技术大学（下称“中国科大”）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，荣获2013年度国家自然科学奖一等奖。
这是继物理所在1989年“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”获得国家自然科学一等奖以来，又一项高温超导研究领域的国际一流成果。
此前，这一奖项已连续空缺三年。
究竟超导具有怎样的魅力？它的团队和成果又是怎样炼成的？
超导迷宫的“钥匙”
超导被誉为“20世纪最伟大的科学发现之一”。
自1911年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现超导之后，已经累计十人在超导领域获得了共五次诺贝尔奖。
近年来，国内外相继研制成功了多种超导材料和应用器件，如手机和卫星通讯中的高温超导滤波器，医用磁共振成像仪器（MRI）中的超导磁体、超导量子干涉器件（SQUID）装备等。而体积小、效率高、无污染的世界上首个高温超导变电站已在中国电网投入使用。
据预测，2020年与超导有关的产值可达2000亿美元。因此，对超导的机理以及全新超导体的探索，是当今物理学界最重要的前沿课题之一。
物理所的科研人员早在上世纪70年代就展开了对高温超导的探索和研究，并于1989年以“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”荣获国家自然科学一等奖。
25年后，物理所和中国科大的科学家再次占领高温超导制高点，不仅率先使铁基超导体突破了“麦克米兰极限温度”，创造了铁基超导体临界转变温度的世界纪录，而且在铁基超导的电子结构、物性及机理研究方面均达到国际一流水平，打造了强大的中国超导团队。
“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。”正如《科学》杂志一篇题为《新超导体将中国物理学家推到最前沿》的文章中指出，“中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域，中国已经成为一个强国。”
与20世纪80年代欧洲科学家发现的铜氧化物高温超导体相比，铁基超导体三维性更强，自身的物理问题很丰富，有可能填补临界温度高的超导体无法满足的一些领域空白，在临界磁场和临界温度较高的器件方面发挥巨大的作用。
比如，铁基超导薄膜带材在4.2K温度和30特拉斯磁场下，超导临界电流密度可达到每平方厘米10万安培，未来可以应用于MRI和储能等方面的超高强磁场领域。
“对铁基超导体的研究或许能够成为打开高温超导迷宫之门的钥匙。”国际著名期刊《科学美国人》评价道。
截至2013年1月4日，中国科学家在铁基超导体研究上的8篇代表性论文SCI他引达到3801次，20篇主要论文SCI他引也达到5145次。2013年2月，中国科学院国家科学图书馆统计数据显示，世界范围内铁基超导研究领域被引用数排名前20的论文中，9篇来自中国，其中7篇来自物理所。
《科学》、《自然》、《今日物理》、《物理世界》等国际知名学术刊物纷纷以专门评述或作为亮点对此进行跟踪报道。中国科学家的铁基超导体工作研究也因此被评为《科学》“2008年度十大科学突破”、美国物理学会“2008年度物理学重大事件”及欧洲物理学会“2008年度最佳”。
有人会将这两次“头奖”归结为超导的魅力，但物理所的制度保障也确保了此次成功。这一切绝非偶然。
穷理与坚守
物理所的前身是成立于1928年的国立中央研究院物理研究所和成立于1929年的北平研究院物理研究所，一直被誉为中国近代科学研究国立科研机构的发源地之一。 85年来，物理所始终坚持“穷理、有容、唯才、同德”，以“穷尽真理”的科学精神，坚守在基础研究的第一线。
“在我看来，科学研究的成功有三个方面：环境是土壤、人才是种子、资源是养分，这三方面缺一不可。”物理所所长王玉鹏认为，科研环境是出成果的最重要因素。而作为基础研究的百年大所，物理所无论处于逆境或是遭受冷遇，都始终坚持原创性重大突破的研究。
在超导研究中，有一个著名的“麦克米兰极限温度”。
它由物理学家麦克米兰根据理论推导得出，指超导体的转变温度一般不能超过40K（约零下233摄氏度）。1986年，两名欧洲科学家就发现了以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体，转变温度超过了麦克米兰极限温度。
第二年，赵忠贤等人也独立发现了起始转变温度在100K以上的Y-Ba-Cu-O新型超导体，从而大大加速了全球高温超导的研究，并因此荣获1989年国家自然科学一等奖。
同年，经当时的国家计委批准，物理所成立了国内第一个、也是迄今为止唯一一个超导国家重点实验室。
然而，随着铜氧化物逐渐推向市场，大家却发现一个问题：铜氧化物高温超导体属于陶瓷性材料，制作工艺极其复杂，无法大规模应用。而在基础方面，这类材料的超导机理问题更成了难啃的硬骨头。
因此，20世纪90年代中后期，铜氧化物超导体一下子从国际物理学界的“香饽饽”变成了少有人问津的“冷饭”。
与之相伴的是，在各种国际学术期刊发表有关高温超导的论文越来越难，特别是影响因子较高的期刊。国内的高温超导研究也因此遭到了沉重的打击，相关研究人员纷纷转到其他领域。
尽管如此，在赵忠贤的带领下，物理所却始终坚守在超导研究的第一线，顶着“没有好文章”的压力，继续在某些具有特殊磁或电荷性质的层状结构体系中探索可能存在的高温超导体。
“细推物理须行乐，何用浮名绊此身。”赵忠贤经常告诉学生，做研究需要坚守，“热的时候坚持，冷的时候也坚持；钱多的时候坚持，钱少的时候也坚持。”
最终，二十五年磨一剑，“冷板凳”终于被他们“坐热”。中国科学家用对真理的坚守掀开了超导材料的新篇章。
“宽松”的评价体系
多年以来，物理所一直走在科技体制改革的前沿。
早在上世纪80年代初，物理所就作为“两校五所”的科技体制改革试点单位，率先从国外引进了课题组制（PI制），每年对课题组进行汇报打分，并与升职、待遇挂钩。
这种“包产到组”的科研模式打破了传统的科研“大锅饭”，激发了科研人员的创新积极性。
但是随着科学研究发展到了新的阶段，王玉鹏也意识到，这种频繁的评价打分可能会造成科研人员只顾发文章，追求“短、平、快”的研究发展模式的局面。
“不改革就是死路一条，改革才是最大的红利，这在科技创新领域也不例外。物理所有自己的实际情况，必须要解放思想，深化改革，努力探索，走出一条适合自己的道路。”进入“十二五”以后，王玉鹏开始对科研管理模式和评价体系进行相应改革，进一步提倡营造宽松的科研氛围。
每年的年终总结汇报变成了学术交流会。一年一评变成了三年一小评、六年一大评。同时，在每六年一次的考核中注重考核多年的工作表现以及原创性工作，减轻论文指标的比重。通过改革，所里的科研人员开始在仪器、工具、手段和方法上不断取得创新。
物理所超导国家重点实验室主任、研究员周兴江就是改革的受益者。 周兴江是一位设备研制爱好者，正因为所里“宽松”的规定，他可以腾出写论文的时间，全身心地投入到真空紫外激光角分辨光电子能谱仪的研制中。
而国内的研究人员一般不太喜欢自己动手研制设备，因为可能会几年都发不出论文，不仅升职绩效受影响，学生也跟着吃亏。
“所里领导从来没有用论文指标衡量我的工作，始终给予我方方面面的支持和帮助。”周兴江说，为了保证研制的项目能够按时完成，在资金还没到位的情况下，物理所甚至会先借资金给他们开展工作。
物理所研究员靳常青也在所里政策的大力支持下，开始走上一条不寻常的路。
靳常青小组的研究方向是高压新材料和高压物理，但超导一直是他们研究工作的一部分。当已经发现的“1111”、“122”铁基超导体系不断产出优秀论文的时候，靳常青却坚持认为“别人嚼过的馍没味道”，要做就做自己的新体系。
在其他人都在追赶研究热潮时，靳常青常坐在自己的实验室里“闭关修炼”。在经过无数个昼夜的探索后，终于在铁基超导体“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。
多年以前，物理所评价科研人员的科研成果主要依靠发表论文总量、发表SCI论文数及论文引用数。此外，在《自然》、《科学》、《物理评论快报》、《美国化学学会杂志》等高端杂志发表论文的科研人员还会获得奖励。
但在2008年，物理所取消了这一奖励。
2001年以来，物理所开始试行每三年一次的国际评价制度，邀请来自20多个国家和地区的相关领域专家对物理所的科研方向和研究工作进行同行评议。
如今，物理所已经在原创性重大突破的目标下打破了“唯SCI论”的评价模式，形成了“国际评价机制”和“学术交流与考核评价相结合”的评价体系。
不拘一格降人才 2005年3月，人山人海的美国物理学会年会上首次出现了来自中国的招聘启事。
时任物理所所长王恩哥率先走出国门，直接在该会议上举办现场招聘会。随后，物理所又实施了“国家实验室特殊人才引进计划”，设立海内外联聘教授机制，引进海外终身教授等高水平人才到物理所进行长期的研究工作。
2008年，中组部启动“千人计划”后，物理所进一步为高层次归国人才打造更好的平台，并于次年入选国家首批“海外高层次人才创新创业基地”。
如今，物理所已经具备了完善的海外人才引进体系。截至2013年年底，物理所累计共有“千人计划”入选者15名，“百人计划”入选者60余名，国家“杰出青年基金”获得者50余名。
物理所研究员丁洪就是国家第一批“千人计划”专家。
在美国，丁洪不但拥有终身教授的“铁饭碗”，还在角分辨光电子能谱实验领域拥有很高的国际声誉和影响力。但物理所的铁基超导研究项目对他的诱惑却超越了国外所有的光环。
2008年，丁洪毅然放弃了美国的职位，携妻儿回到了物理所，并于回国的第二天就一头扎进了铁基超导的研究中。
当时，丁洪在国内的实验室还没有建成，他就拿着样品跑到日本完成了测量。正是在他的努力下，物理所首次在实验上提出了铁基超导体的能隙对称性，解决了这个曾在铜氧化物超导体中长时间争论的问题。
但是国家的人才引进项目不足以满足物理所迅速发展的需求，因此物理所还自筹资金设立所级“引进国外杰出人才计划（小百人）”。自实施以来，该计划共引进“小百人”48名（目前在所），物理所研究员陈根富和任志安就是其中的两位。
“我们为了吸引更多优秀的年轻人，过去几年加大了资助力度。‘小百人’一来就可以满足他们的需求建成实验室。”王玉鹏说。
物理所对于年轻人才舍得下血本，陈根富和任志安就凭借实验室的卓越条件，迅速发现了一系列转变温度极高的铁基超导体。
2007年9月，陈根富刚一加入物理所研究员王楠林的研究组，就提出要做镧氧铁砷超导材料的制备研究，并计划开展其他稀土替代物铈氧铁砷等材料的合成的研究。
经过一段时间的摸索，闪着银白色金属光泽的片状化合物单晶合成出来，后确认为砷化铁。尽管没有生长出预期的镧氧铁砷单晶样品，实验结果也为后面的研究奠定了基础。
2008年2月18日，日本东京工业大学细野秀雄研究组，宣布在四方层状的铁砷化合物——掺氟的LaOFeAs（镧氧铁砷化合物）中存在转变温度为26K（零下247.15摄氏度）的超导电性。虽然这个转变温度仍然低于40K，但却立刻引起了物理所从事超导研究人员的注意。
他们敏锐地发现，由于铁的3d轨道电子通常倾向形成磁性，因此在该种结构体系中出现26K超导非同寻常，极有可能具有非常规的超导电性。
“在过渡金属化合物中，除了铜氧化物，镧氧铁砷的临界温度已经非常高了。特别是铁容易形成铁磁有序，居然能够在这么高的温度就实现超导，我们非常感兴趣。”王楠林停下了手中的其他工作，召开组会，动员课题组全力以赴投入到铁基超导体的研究当中。
由于之前试图生长铁砷化合物单晶时积累下不少经验，陈根富很快就在刚调试好的手套箱上，以另外一种合成路径制备出临界温度超过20K的镧氧铁砷多晶样品，课题组其他成员迅速进行物性表征。
样品制备成功后，很多国外研究组都纷纷向物理所请求样品支援。美国普林斯顿大学的一位教授在E-mail中甚至提到请诺贝尔物理学奖得主P. W. Anderson给王玉鹏写信，希望拿到一些铁基超导单晶样品。
“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。”王玉鹏多次提到，第一次铜氧化物高温超导体的探索调动了全所100多人的力量，此次铁基超导背后也是10个课题组团队协作。
“铁基超导是一个进步，是一个鼓励，也是一次思想解放。”赵忠贤认为，他们所取得的一系列成绩是因为超导研究在物理所乃至中国已经深深扎了根，特别是积累了来自于各个年龄段的人才。
正是由于物理所在铁基超导的电子结构、物性研究和机理研究等各方面都培养了一批受到良好训练的超导研究工作者，超导才能够在中国扎下根。
赵忠贤相信，“未来的重大突破，一定有我们中国人的身影。”而物理所也将凭借其近百年的历史积淀，得天独厚的环境、人性化的人才和评价机制，逐渐将自己打造成国际物理界的龙头。（见习记者 姜天海）
来源： 《科学新闻》杂志2014年2月刊
