以人為本的 德先生

長期以來,以美國為首的西方國家就對中國實行了技術封鎖,一度讓中國在很多領域都受制於人。
但這非但沒有讓中國止步不前,反倒還激起了中國人奮發圖強的決心,不僅在很多領域完成突破,甚至還走在了世界前列。其中一項技術我們封鎖美國長達15年之久,以至於美軍請求公開技術。
這項技術是上世紀90年代我國科學家獨立自主研發的“KBBF晶體”,在軍事領域有著極為廣泛的應用,尤其是眼下正熱的激光武器不可或缺的關鍵材料。或許連他們自己也沒想到,對中國搞了幾十年的技術封鎖,有一天竟然會被中國反封鎖。
“KBBF晶體”的發現者名叫陳創天,說起這個名字大家都很陌生。一年前的10月份他離我們而去,那時國人的目光全都聚焦在李詠、金庸等人的逝世。相反,陳創天走得悄無聲息。對於這樣一位國家功臣,我們有必要說說他的故事。

陳創天
1937年,陳創天出生於浙江奉化一個知識分子家庭。祖父和父親均受過完整的大學教育,受到家庭氛圍的薰陶,陳創天自幼對自然科學有著濃厚的興趣。
新中國成立後,為了支援東北建設,陳創天舉家搬遷到瀋陽,並在這裡度過了中學時光。
中學時一堂關於“引力場”的物理課程讓陳創天對神秘的物理世界產生了強烈的好奇心,這是陳創天決心報考北京大學物理專業的重要原因之一。
瀋陽地處東北關外,當時關外的學生鮮有報考關內學校,但北大作為享譽全國的高等學府,還是令陳創天十分嚮往。
1956年,陳創天以第一志願考入了全國錄取分數線最高的北京大學物理系,師從黃昆、王竹溪、胡寧、楊立民、郭敦仁、褚聖麟等著名學者。
優良的師資、嚴格的基礎教育以及世界一流教授的教學,給陳創天打下了堅實的理論物理基礎。
雖然大學裡物質生活很困難,10多個同學住在一間宿舍,吃的是高粱米小豆飯,但大家的精神卻很振奮,立志要為中國科技趕上國際先進水平而努力奮鬥。
1962年,陳創天大學畢業。在導師胡寧教授的推薦下,陳創天來到中科院華東物質結構研究所(現改名為福建物質結構研究所),在盧嘉錫教授的指導下,專門從事物質的微觀結構和宏觀性能之間的相互關係方面的研究。
剛到所裡,盧嘉錫教授就找到陳創天談話:“你是做理論物理的,要儘快學習理論化學”。
由於研究所初建,大部分設備都未到位,從1962年11月到1965年上半年,陳創天享受了大部分自由時間學習各種基礎知識,相當於又讀了3年研究生,從而為以後的研究工作打下了堅實的物理、化學方面的基礎。
隨著國家經濟形勢的好轉,研究所的各類設備陸續到位,於是盧嘉錫教授要求陳創天儘早選定研究方向。
當時所裡研究方向分別是結構化學和晶體材料,晶體材料又分激光材料和非線性光學晶體材料。
陳創天在大學時曾聽過激光和相關光學晶體材料的報告,認為這是一個有發展前途的新學科,並且與自己學的基礎很相近。經過多方研究,陳創天大膽選擇了非線性光學晶體材料結構與性能相互關係研究、新型非線性光學晶體探索兩個重要方向。
從1966年到1968年,陳創天把全部精力投入到科學研究中,每天工作12小時以上,他宿舍燈總是亮到最晚。
當時條件簡陋,只有一臺手搖計算機手工計算。經過兩年的努力,陳創天完成了空間結構非常簡單的BaTiO3晶體的倍頻和電光係數計算,並初步提出了晶體非線性光學效應的陰離子基團理論。
實驗中的陳創天
1969年,陳創天得到了另一個提升能力的“機遇”。肅反開始後,工宣隊停止了陳創天的理論研究工作,給他兩條路選擇:要麼下鄉參加勞動,要麼去實驗室“拉晶體”。為了使研究工作不至於中斷,陳創天選擇了留在實驗室。
雖然那段時間在實驗室裡條件十分艱苦,但陳創天卻樂觀地表示,別人都上山下鄉做不了工作,我至少還能做研究。
從1969年到1972年,陳創天的工作是生長晶體,然後對生長出的晶體進行性能測量。
1974年,福建物構所在福州召開了第三次全國晶體生長學術會議,其中一個重要議題是討論我國自主研發激光和非線性光學晶體的問題。
當時,世界上所有的非線性光學晶體材料均為國外發現,中國尚未研發出自己的晶體。大家一致認為,這種跟在國外後面走的狀況不能再繼續下去了,一定要走自己的路。
雖然下定決心容易,但要真正實現這個目標,仍然有很長的路要走。無論人員的水平還是實驗設備,國內都與國外有很大的差距。
當時盧嘉錫教授講了一句非常鼓舞人心的話:我不下地獄,誰下地獄。
會後,物構所上下一心,決心開展新型晶體的探索研究工作。正是1974年第三次全國晶體生長會議和盧嘉錫教授的這一句話,打下了發現硼酸鹽非線性光學晶體的思想基礎。
1977年,陳創天被任命為非線性光學材料探索組組長,開始了正式的研究工作。兩年後,陳創天發現β—BaB2O4 (簡稱BBO)可能是一個新的非線性光學晶體。在此基礎上,又經過3年的努力,終於確定BBO晶體是一個很有應用前景的紫外非線性光學晶體。
1984年,陳創天在美國洛杉磯召開的激光電光會議上介紹了BBO晶體,引起了參會科學家的很大興趣。
中國人自主研發的BBO晶體
然而相當一部分科學家對於BBO 晶體的優越性能,還是心存疑慮。因為在當時,無論是物構所還是陳創天本人,都不被國外所知,他們都不相信如此艱難的研究,中國人能取得突破,因此對BBO晶體的測試結果抱有很大懷疑。
後來經過斯坦福大學先進材料中心晶體材料部的考察和與著名教授拜耳的合作研究下,驗證了BBO晶體是一塊超級晶體。
1986年6月,中國科學院福建物質結構研究所和斯坦福大學聯合公佈了這一結果。由於此次結果是和斯坦福大學一起發表的,沒有人懷疑結果的可靠性,從此 BBO晶體被國際同行認可。
當陳創天團隊在1988年再次報道LiB3O5(LBO)晶體時,就再也沒有人懷疑LBO晶體的測試結果。
在晶體材料領域,BBO,LBO晶體是我國首次走向國際,並被國際上廣泛應用的兩塊晶體。這兩塊晶體也獲得了“中國牌晶體”的美譽。
1986年BBO晶體獲中科院科技進步特等獎,LBO晶體獲1990年中科院發明一等獎,1991年國家發明一等獎。BBO、LBO晶體還分別於1987、1989年獲美國光電子產業界頒發的十大光電子產品獎。
目前,這兩種晶體作為激光頻率轉換晶體材料已經在激光高科技產業中得到廣泛的應用,是目前具有工業應用價值的三個非線性光學晶體中的兩個。
雖然有了這些成就,但陳創天等人的研究工作並沒有停止。因為BBO和LBO這兩種晶體不能用於波長短於200nm的深紫外諧波光。
從1991年開始20年時間,他們著手研究KBBF晶體,它是目前唯一可直接倍頻產生深紫外激光的非線性光學晶體。
從2001年開始,陳創天研究組先後和山東大學晶體所蔣民華院士、中科院物理所許祖彥院士研究組合作,製作成功光接觸KBBF—CaFz稜鏡耦合倍頻器件,並獲得中、美、日3國專利權。
工作人員在檢查深紫外非線性光學晶體的光透度
美國幾家重要的研究實驗室和大學,例如IBM公司、斯坦福大學等都向中科院來函,要求提供KBBF稜鏡耦合器件。
KBBF晶體稜鏡耦合裝置是我國具有自主知識產權的核心技術,也是我國首個對國外實行技術禁運的產品,這是我國在高技術領域第一次對發達國家說“不”。
KBBF稜鏡耦合器件
KBBF晶體
直到2016年,美國先進光學晶體公司宣佈他們終於研製出氟代硼鈹酸鉀晶體(KBBF),破除了長期以來中國對該晶體的技術封鎖。而這距離陳創天的發現,已過去了整整十五年。
此時,中國新一代晶體RABF已經研製成功了,好不容易追趕上來的他們,就又要落後了。
目前,國內的很多儀器設備都是外國進口,靠買來成熟的、商品化的儀器,就難以做出最具有競爭力的開創性工作,科研儀器自主研發的不足已成為制約我國自主創新能力提高的重要原因。
而使用KBBF製造的儀器,國際上第一臺儀器——“超高能量分辨率真空紫外激光角分辨光電子能譜儀”的主要設計思想和原始創新均在國內完成,是我國在物理儀器設備自主研製方面取得的又一重大進展。關鍵是,這臺儀器只有中國才有。
在陳創天看來,我國的科研真正開始是90年代以後,特別是新世紀,大批年輕人進來才有了團隊。從90年代到現在也不過20年,不能要求20年就出一個諾貝爾獎。所以他同意楊振寧先生的話,再過20年,我們國家一定會出諾貝爾獎獲得者。
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