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沈保根:中关村里的磁性材料专家
嘉兴在线新闻网     2015年10月19日 09:39:33     手机看新闻    我要投稿     飞信报料有奖

北京中关村,是个神奇的地方。不同的人带着不同的理想,来自天南海北,汇集于此。穿过熙熙攘攘的中关村大街,向东是一块僻静之地,中国科学院物理研究所坐落在这里,闹中取静。

沈保根已在物理研究所工作了近40年,63岁的他,在两院院士中还是“年轻人”。

离乡40多年,他乡音未改,面对来自家乡的我们,他谦逊随和。但他对科研的执著和痴迷让人印象深刻。

在别人研究基础上,往前走了一点

2014年6月,沈保根以“新型镧铁硅巨磁热效应材料的发现和机理研究”获陈嘉庚技术科学奖。陈嘉庚技术科学奖每两年评选一次,全国每次最多产生一个奖项。这项成果为磁制冷技术的发展提供了技术支撑。

陈嘉庚科学奖是奖励近期被认定的具有一定国际影响的原始创新性研究成果。

创新,可说是沈保根几十年科研生涯的关键词。他认为从事科学研究,一定要有自己的学术思想,做创新的研究工作,出创新的研究成果。“我们做物理学研究的,要学习别人的优点,但不能跟着别人走。”

20世纪90年代初,沈保根开始带博士生,需要选择研究方向,他选择了磁热效应(编注:当磁场增强或减弱时,材料在相变过程中发生放热或吸热的物理现象)新材料研究。当时,寻找大磁热效应的磁制冷材料是世界各国追求的目标和研究的热点问题。不过,世界上那么多科学家都在从事这方面的研究,要想做出有创新的成果,这不是易事。

他和学生尝试了很多材料进行研究,都不成功。

怎样找到新的大磁热效应材料一直是沈保根和他的研究团队苦苦思索的问题。经过对多种类型化合物的理论和实验分析,最后决定从具有一级相变的1:13型镧铁硅稀土-过渡族化合物着手探索新型磁热效应材料。

然而,低硅含量的1:13型镧铁硅化合物很难合成,常规条件下没有这个材料。“我想,常规不存在,那亚稳态合金能否存在呢?”沈保根和他的学生开始了艰难的探索。当时的学生,现在的同事胡凤霞还记得,过程很难,材料合成,炼料就炼了好几十个样品。

最终,他和他的学生成功合成出了低硅含量亚稳态镧铁硅化合物,发现了一级相变镧铁硅化合物在其相变温度附近显示出巨大的磁热效应,室温磁熵变值超过传统材料稀土钆的两倍。

“新材料发现以后,我们对稀土-过渡族化合物的晶体结构、相变、磁性和磁热效应作了系统研究,阐明一级相变体系中磁热效应的物理机制,澄清了Nat. Mater.Phys. Rev. Lett.等杂志所报道的某些材料具有超大磁熵变的错误,给出了相分离体系磁熵变的表征方法。”

镧铁硅基化合物大磁热效应的发现,得到了国际同行的广泛关注,国内外先后有120多个实验室相继跟踪这方面的研究。他们的代表性论文被引用660余次,是80多年来国际上发表的磁热效应论文中被引用次数最多的6篇文章之一。镧铁硅基化合物是国际上最被受到重视的三类磁制冷材料之一,成为国际上磁热效应研究的新方向,这是沈保根最引以为傲的研究工作之一。

沈保根的研究工作始于20世纪70年代。参加工作不久,他就参与了非晶态合金的结构弛豫和晶化动力学研究。这是他从事科研工作最初的研究项目,也是他学习研究阶段的开端。那时的实验条件非常简陋,测试设备多数靠科研人员自己动手制作,有时为了测量一条实验曲线要连续盯上好几天,甚至晚上都没法睡觉,全靠手工记录。但沈保根却对参加科研工作产生了浓厚兴趣。“非晶态合金晶体结构是无序的,对这类材料研究往往能发现物理上的新现象,这对我来说是最有意思的事情。”

那时,沈保根干脆把宿舍搬进了实验室里,不分白天黑夜,只是埋头做他的实验。经过两年多的艰苦努力,终于完成了他平生的第一个研究工作,并在国际磁学专业杂志上发表。

1985年,沈保根的研究工作得到了德国科学家的好评,他获得了德国洪堡奖学金(编注:洪堡基金会支持外国科学家和博士毕业生在德国工作,选拔的唯一标准是学术水平)。1986年,他前往德国小城波鸿的鲁尔大学,在国际著名磁学专家麦斯菲尔教授的指导下,开展快淬稀土永磁材料的研究。

此时,他真正接触到了学科国际前沿的工作,了解与国内不同的研究方法和思路,学会怎样独立选择课题,确定研究方向。

在德国,他从事的稀土磁性材料,在国防和民用等领域,用途非常广泛。“如何做出性能好的材料,需要有很好的想法,最为关键的问题是清楚材料的矫顽力机理。”沈保根深入研究了快淬稀土-铁基永磁材料的反磁化过程,分析材料的微结构、畴结构与永磁性能的关系。终于成功制备出新型高性能铁基纳米晶稀土永磁材料,成为国际上最早获得纳米晶复相稀土永磁材料的研究者之一,“这是我做得比较成功的工作之一,这项研究和荷兰阿姆斯特丹大学的类似工作同时在欧洲的一个国际会议上发表。”

回国后,他继续从事稀土-过渡族化合物和快淬稀土永磁材料的研究工作,成功合成出了结构稳定、高居里温度、强单轴各向异性的稀土永磁新材料,深入研究了间隙和替代原子对稀土-过渡族化合物结构与磁性的影响,为新型稀土永磁材料的研制提供了理论基础和技术途径。

他的工作得到了国际同行的肯定,主要研究成果被国际著名磁学专家的8本磁学专著收录和引用,其中Buschow教授主编的多卷《Handbook of Magnetic Materials》系列丛书,收录了全世界有关磁学和磁性材料研究的重要成果和进展,沈保根关于稀土永磁材料的基本问题研究,被收录其中。

“做事不能为出名,只要做自己感兴趣的事就行。上学时我对读书感兴趣。工作后,我对科学研究感兴趣。”沈保根30多年的研究经历,一直从事磁性物理学的研究。说到引以为傲,主要就是上面说的这三件事情。“我们从事的物理学研究,做的基本上都是前瞻性的工作。不是今天研究,明天就能用,往往是对科学问题的认识。我做的事不多,只是在别人研究基础上,往前走了一点。但我认为,要做,就要做些能被记载下来的东西,不能跟着别人走,我觉得虽然我做的不是很大的事,但还是做了一点创新性的工作。”

一场考试,命运两次改变

能取得今天的成绩,从事最爱的科研,这是40多年前的沈保根想都不敢想的。

他是平湖普通的农家孩子。父亲在他7岁时过早离世,母亲一手带大他和3个弟妹。

家里生活很苦。“全家吃饱饭都困难,口粮常常不够吃,身上穿的是家织土布。”但母亲再艰难也要让他读书,从不要他回家帮着干活。

小保根没让母亲失望,小学毕业后,升入平湖中学。在学校,他是穿得最破,吃得最差,学习最好的学生之一。

然而,时运不由人。

初中刚上两年,“文革”开始。

沈保根只好背着一位老师为他准备的初中课本回家了,又向邻村的高中生借了套高中课本。他始终记得老师对他说的话,“如果你不学习,就太可惜了,如果找得到书看,就一定要继续读书。”

他一面种地,一面看书。那段时间他读的书很多也很杂,找到什么就看什么。高中课本看完了,他就看《西游记》、《红楼梦》等小说,对历史、地理也特别有兴趣。

1973年,邓小平恢复国务院副总理职务,这一年国务院批转《关于高等学校1973年招生工作的意见》,增加文化考试内容。这年夏天,“文革”唯一一次全国高考举行。这次高考虽昙花一现,但仍有不少希望读书改变命运的人因这次高考走进大学。

沈保根就是其中之一。

小学老师得知要高考的消息后,跟沈保根说,“不管怎样你要去试试。”

“这是机会,纯粹的推荐,谁会考虑我这样的农村孩子?”由当时公社的推荐,他取得了报名考试的资格。

考试内容沈保根早已记不清,但几年自学没白费。他不敢报著名的大学,只报了浙江农业大学农学系。

收到录取通知书时,他惊讶,录取的竟是中国科学技术大学物理系。

农村孩子成了大学生,以为只能学农的他,却叩开了物理学的大门。

入校后,见到招生老师,他才知道为什么会被中国科大物理系录取。“老师说我的情况比较少见:在农村,没有背景,完全凭努力取得不错的成绩,就把我“抢”到中科大,还帮我改了专业。”

多年后,沈保根回头来看,命运的改变是运气。不过,听老师的建议,一直没有放弃读书,也很重要。

而沈保根真正走进物理学研究领域,又是偶然。

1977年1月,大学毕业,沈保根被分到中国科学院上海冶金研究所,他有个同学,想留在上海,就跟他商量。好说话的他,去了北京,几经周折进了中国科学院物理研究所。

大学时,他当过班长,参加工作后物理所就把沈保根分到所业务处,做科技管理工作。但他想去实验室,多次向几位老师表示决心做研究的愿望。最后,他的编制虽然还在业务处,却被同意在做好管理工作的同时,可以跟着老师做磁性物理学的实验研究。

只有本科毕业的他,参与科研难度颇大。当时实验室磁学大师潘孝硕教授建议他去读研究生课程。那段时间是沈保根最艰难的日子。他不仅在中国科学技术大学研究生院插班听课,还去北京大学插班听课,逢课必去。坚持了两年多,虽然艰苦,却补了不少基础知识。

1986年,他获得洪堡奖学金去德国留学。留学德国不仅使他的研究能力得到提升,也学会了选择研究方向和组织开题的能力。回国后沈保根担承了物理所课题组长,他领导课题组完成了多项国家科研任务,每年在国际物理学杂志上发表多篇研究论文,成为当时物理所最年轻的课题组长和发表文章最多的作者之一。

在德国,沈保根曾有机会攻读博士学位。他快回国时,一位柏林教授,希望他转到柏林去。他很想去。但国内实验室的几位老师都强烈建议他回来,“因为一直从事磁性研究,若转到柏林,就不做磁性研究,我翻来覆去考虑后,还是决定回来。”

“我还真有点庆幸当时的选择。”1995年他被破格晋升为研究员并成为博士生导师。

近40年的研究生涯,他多次面临选择,最后都选择留在实验室,坚持科研。“我好不容易念完书,能做点研究工作是最有兴趣的事。”这就是他朴素的理想。

组织上曾想把他调去团中央,他婉言谢绝了,“如果当时稍微犹豫,我可能走的就是另一条路了。”

1999年,沈保根担任中国科学院物理研究所党委书记。

2001年,他又被任命为中国科学院副秘书长。他虽然不愿意离开实验室,但红头文件都发了,不得不去,“我只有一个要求,不放弃科研工作。”

但这段经历对他很有帮助。在中科院机关工作,与国家有关部委接触很多,中科院在全国有100多个研究所和十多个分院,也接触到好多科学家和非常好的领导,这让他受益匪浅,但社会活动太多,对研究工作影响太大。最后,还是回物理所从事研究工作,担任磁学国家重点实验室主任。

“真正做科研,是非常辛苦的。但一般人没有机会做科研工作,我既然有机会做,当然要非常努力。通过我们的努力,往往能比别人更早更深入了解一些未知的现象或者事物,哪怕是很小的贡献,但对人类的科学事业就能往前走一点,这是十分有趣的事。”

要奉献,没有一些奋斗献身精神是不行的

“做研究工作,不仅需要学术水平作为基础,更要有创新精神。但做研究非常辛苦,没有正确导向,没有一些奋斗献身精神,是进行不下去的。”

在长期的工作中,尤其在担任中科院副秘书长期间,沈保根接触到很多老科学家,他们的很多故事非常感人,“给我的印象实在太深了,可以说影响了我后半生。”

物理所老所长,我国磁学研究先驱施汝为先生,20世纪30年代他创立了磁学研究室。抗战期间,他放弃个人财产,却带着实验室沉重的器材辗转于巴蜀黔渝之间,边撤退边研究。五六十年代,中关村下雨经常积水,他经常光脚蹚水上下班,要给他接送也不要。他把工资收入的大部分交党费,却没留下什么个人财产。

被国内外数学家认为“陈省身先生就是现代微分几何”的著名数学家、沃尔夫奖得主陈省身先生,眷恋祖国的赤子之心使他难以安享悠闲,晚年回到南开大学执教,将沃尔夫奖的奖金和一万多册私人藏书全部献给母校,为国家培养了大批人才。

这样的科学家还有很多,他们不计个人得失,全身心为国家科技事业的奋斗精神时刻鼓励着他。“做科研出成果很难,有时连家都顾不上,但做研究的人就应该有这样的理念,不能考虑太多个人的利益。为了国家科技事业的发展,国家地位的提高,就应该像老一辈的科学家那样,悉心研究,无私奉献。”

采访中,沈保根谈得最多的是前辈科学家的精神。“我们的所风好极了,老一辈科学家对年轻人的培养,我亲身经历了。”1988年,留学归来的沈保根回到磁学实验室。实验室的老师们,主动提出让他独立承担课题,担任研究组组长,当时他才36岁,“他们还不到50岁,却要把研究组组长让给我,我遇到非常好的导师。”

2011年,58岁的沈保根被选为中国科学院院士,当时,全国院士的平均年龄是73岁。“实验室老一辈始终把年轻人放在第一线,没有他们的培养,我怎么会有这样的机会?”

2003年,50岁出头的沈保根辞去了研究组长的职位。秉承老一辈科学家乐于培养青年科学家的精神,沈保根觉得自己年龄已大。去年,他又辞掉了磁学国家重点实验室主任的职位。

沈保根成为老一辈科学家精神的继承者与传播者。他培养了30多位博士研究生,始终鼓励学生勤奋学习,敢于创新,真正学会具有独立的工作能力。胡凤霞回忆说:“沈老师最注重培养学生独立研究的能力。科学需要奉献精神,不懈努力,锲而不舍对做研究很重要,这是我们在和沈老师一块工作过程中,他给我们最大的指导和帮助。”


来源:嘉兴在线    作者:陈苏    编辑:    责任编辑:姚远