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哈工大走出的高温超导材料专家

——介绍我校铸造专业毕业校友顾根大
作者:李庆春
 
  顾根大是我校铸造专业毕业的硕士和博士,现在美国布鲁克海文国家实验室工作,已成为国际上小有名气的高温超导材料专家和物理学家。他和同事在国际著名刊物《自然》(Nature)杂志上发表论文4篇,在《科学》(Science)杂志上发表论文6篇,在《物理评论快讯》(Physical  Review Letter)杂志上发表论文15篇,此外还有超过170篇的国际期刊论文。根据“汤姆森科学”检索,他所发表论文总共被引用1968次。此外,他还获得国际超导研究中心技术奖,美国布鲁克海文国家实验室2005年度布鲁克海文科学成就奖。他在物理学界被公认为是世界上制备高温超导材料的第一人。
  1985年 和1989年,在我校材料学院铸造专业学习的顾根大在李庆春教授和安阁英教授指导下,先后获工学硕士和博士学位。他的博士论文题目《电场作用下金属定向凝固行为的研究》,对后来从事高温超导材料的研究打下了坚实的基础。他在论文中研究了电场对定向凝固界面形态、溶质再分配、界面分配系数和界面稳定性等科学问题,做出了多项创造性的研究成果。
  1989年至1990年,他在中国科学技术大学材料学院从事博士后研究。他利用在我校从事博士论文期间掌握的材料定向凝固技术,从事高温超导单晶材料的制备和性能测试的研究。由于他在校读本科、硕士和博士期间,系统地学习和掌握了《合金熔配原理》、《铸件形成理论基础》和《合金凝固理论》等专业基础理论课,从而掌握了制备单晶材料的基础。在进行高温超导单晶材料的制备前,他自己动手设计并制造定向凝固装置,并很快制备出高温超导单晶材料,研究了该材料的物理性能。其研究成果在刊物上发表后,引起物理学界同行的注目。1991年至1992年期间,受日本国际超导研究中心邀请,他赴该中心超导研究室进行高温超导单晶材料的研究,而且很快作出优异的高温超导单晶材料,一时引起超导研究中心的注意,日本的几家新闻媒体纷纷前来超导中心采访和报道。顾根大在超导中心的名声一时广为流传。但由于一年合同期已到,顾根大只好离开日本,于1993年前往澳大利亚新南威尔士大学理学院,在副校长奖金资助下做了一年博士后。
  顾根大离开日本国际超导研究中心后,中心的科技人员在原来的单晶炉上再也拉不出高温超导单晶材料。中心领导后悔当初没有配助手向顾根大学习掌握拉高温超导单晶的奥秘,在痛下决心后,于1995年请顾根大从澳大利亚回到日本国际超导研究中心,再签一年合同,让他继续从事原来的高温超导单晶材料的制备工作并予以高薪。这一回,高温超导中心给他配了一名助手,名义上是助手,实际上是要把顾根大拉高温超导单晶的奥秘学到手。笔者1998年去日本访问时见到了在日本国际超导研究中工作的中国学者姚忻(现在是上海交大长江学者),他对我讲了日本人为什么请顾根大再回来工作一年,主要是为了掌握顾根大拉高温超导单晶的奥秘。在他离开日本以后,国际超导研究中心虽然制备不出高质量单晶,但写文章都要把顾根大列为主要研究者。写出的创新性论文连续在美国《科学》杂志上发表。姚忻非常钦佩顾根大在超导中心做出的贡献,使日本同行刮目相看。
  在东京国际超导技术中心工作期间,顾根大在世界上首次成功地制备了具有最大尺寸的高温超导、高居里温度单晶体材料Bi-2212,因此获1992年度国际超导研究中心技术奖。基于该单晶体材料,中心有6篇论文发表在《科学》杂志,两篇论文刊登在《自然》杂志上。
  结束在日本的工作后,顾根大于1996年又回到新南威尔士大学理学院继续从事高温超导单晶材料的研究,一直工作到2000年,在此期间,他得到澳大利亚研究院和女王伊丽莎白二世奖金的资助。 
  2001年,他应约到美国纽约布鲁克海文国家实验室物理部工作,作为副物理学家继续从事高温超导单晶材料的研究工作,于2003年晋升为物理学家。他在世界上首次成功地制备了最大尺寸的具有电荷条纹有序性的La-214超导体。当时,世界上有多个研究组致力于该单晶体的制备,但是在这之前的15年间无一成功。基于此单晶体,他有2篇论文刊登在《自然》杂志上。 2005年,他获布鲁克海文科学成就奖。顾根大被认为是世界上制备高温超导材料的第一人。
  顾根大是工科院校铸造专业出身的人,为什么能够在理科领域和物理学界,特别是高温超导材料前沿作出如此受世界瞩目的成绩?笔者认为这并不奇怪,这是理工结合的典范。铸造学科本身实际上属于物理范畴,铸造主要研究液固态相变过程,材料凝固,凝固过程晶体生核、长大、溶质分布、多晶、单晶、准晶和非晶形成等理论和材料制备问题。因此,对于研究高性能材料的人来说,学习和掌握《合金熔配原理》和《金属凝固理论和技术》这些课程的理论知识显得非常重要。