作者:陈万春 (原工作部门:物理所401 组)
新建不久的M 楼是现时物理研究所的主楼。橘红色外墙的十层大厦,既是行政办公人员办事的场所,又是多学科研究实验室驻地。一年四季,无论是春暖花开的春夏,或者是风雪交加的秋冬,在白天,人们都看到她楼下右侧的过道上,来自各方的行人,川流不息,有从事科学研究多年的老科学家、工程技术人员和行政管理人员;也有在读的年轻硕士、博士研究生;还有国内外的访问学者。在晚间,楼上楼下,灯火辉煌,青年学生或是他们的导师,都在日以继夜地为祖国的科学事业,为国家四个现代化而奋战。
作为一个在物理研究所工作几十年的退休老人,每当走到这条路上,都会想起402 小楼和402 小院,她是M 楼的前身。虽然已被吐故纳新了,但我仍然深深地思恋着她。我思恋这块充满着浓郁学术研究气氛的土地;思恋老一辈科学家对我的栽培;思恋共同战斗、刻苦钻研的老同事;思恋小院内的核桃树、梧桐树和花草。忘不了那些难忘的时光……
我出生于长江下游北岸的农村,从小就下地干农活。念小学时,因家中缺少劳动力,上学总是“三天打鱼,两天撒网”,从没有想过能上大学,更没有梦想成为一名凝聚态物理的学者、研究员、教授,并聘任为863 国家高技术领域中国空间站研究发展计划项目专家以及921 国家载人航天工程项目专家。幸运的是我赶上了好时代,中国共产党领导的民族解放事业,改变了广大穷苦大众子弟的命运,才使我有机会走进大学校门,并于1964 年毕业于南京大学物理系,当年9 月全国统一分配到中国科学院国际合作局。在经历了“四清”运动、院机关因“文化大革命”而全体解散,下放“五七干校”劳动后,才在1970 年调到物理所,落脚到402 小院,一待就是几十年。当时,小院的主体建筑是一座二层小楼和地下室,此外,还有十间平房。这里是晶体学研究室(四室)的大本营。物理所晶体学研究室(四室)的同事们,习惯称它为“402楼”和“10间房”。
物理所晶体学研究具有悠久的历史,在我国占有重要地位。我到物理所不到一年时间,就发生了震惊中外的“九一三事件”,随之而来的是轰轰烈烈的“批林整风”运动。那时物理所虽然学习中央文件的时间较多,党团活动也频繁,但研究所的整体环境仍然是很宽松的,人与人之间的关系是和谐的。不论是研究人员或是工程技术人员,都一心扑在科学研究上,专心致志,废寝忘食地刻苦攻关。物理所的老同事每当回顾往事时,经常对年轻科学工作者说:“402小楼虽不大,但却是出成果出人才的地方。在六十多年的科学研究过程中,先后走出了陆学善、李荫远、章综、范海福、李方华、梁栋材、梁敬魁、陈立泉、解思深和常文瑞等十位中国科学院或中国工程院院士”。
2016 年6 月,我出版了自己的回忆录——《一个死而复活男婴的人生之旅》。因全书十篇中,学术篇的标题是“五十年科学生涯回顾”,所以我把它选定为书的副标题。该篇回忆了我在402 楼从事单晶体生长研究的进程。
我在学术的道路上,首先要十分感谢共同战斗的许多老战友和老同事,他们无论在晶体生长理论或是技术方面,对我的帮助都很大。特别是原晶体学研究室几位老科学家,吴乾章、梁敬魁和贾寿泉先生,那种淡泊名利、潜心钻研、献身科学的思想境界,一直是我学习的楷模。在物理研究所欢庆建所九十周年的庄严时刻,我回忆往事,叙述几位老前辈和老同事,以及工作在402 小院的故事。
水热法晶体生长小组部分成员合影,摄于20 世纪80 年代初的402 小楼后院球场(后排左1 为贾寿泉先生;前排左1-3 为许燕萍、李文秀、肖超亮)
吴乾章先生(1910~1998 年)是中国X 射线晶体学和人工晶体生长学科的开创者和奠基人之一。1933 年毕业于南京中央大学物理系。1934 年考取中央研究院物理研究所第一批研究生,1936 年毕业。1949 年留学英国曼彻斯特大学理工学院物理系攻读X 射线晶体学。1951 年回国在中国科学院物理研究所工作,历任助理研究员、副研究员、研究员,晶体学研究室副主任、主任、所学术委员会委员等职,并兼任原子能研究所六室主任。吴乾章自1951 年开展X 射线多晶衍射物相分析方法的研究,为新中国X 射线衍射分析的研究做出了奠基性贡献。1955 年吴乾章组织了对结构分析“直接法”的研究,并倡导把X 射线、电子和中子三大衍射技术结合起来互相补充的研究。为推进我国晶体结构研究和培养人才作出重要贡献。20 世纪50 年末开始,吴乾章带头开展人工晶体的研究工作,成功地克服了后期裂隙问题,生长出大块高质量水晶单晶体。
吴乾章先生既是中国人工晶体生长学科的开创者,又是人工晶体生长研究的组织者。他长期担任中国硅酸盐学会晶体生长和材料专业委员会主任及《人工晶体学报》主编。在他的倡导、支持和组织下,我国的人工晶体生长研究队伍如雨后春笋般涌现,并成功研究出多种功能晶体,为我国经济建设发展作出了很大贡献。20 世纪80 年代,我国研究生长的大批晶体进入国际市场,在国际学术界占有重要的一席之地。
吴乾章先生十分重视晶体生长基础理论研究工作。他针对我国晶体生长基础理论研究比较薄弱的情况,在1977 年底全国自然科学规划会议时,提出召开全国晶体生长基础理论研讨会的建议。为了落实这个建议,中国科学院委托物理研究所和山东大学负责会议的筹备工作。吴先生为研讨会的顺利召开,费了很多心血,征集报告主题。特别是邀请老前辈科学家陆学善先生作特邀报告。陆先生是一位十分严谨的科学家,为了他的主题演讲,要吴先生和我到家中去过好几次,记得有一次,还特请章综先生共同参加讨论。除了特邀报告外,会议筹备小组还邀请南京大学闽乃本院士,山东大学蒋民华院士等6 人作专题报告。经过近一年的筹备,全国首届晶体生长基础理论讨论会于1978 年10 月如期召开,会议很成功,几百位同行都十分满意。
吴乾章先生虽然德高望重,却没有一间像样的办公室,他就在小楼一层走廊的最西侧,用木板隔断3 米左右长的一段,围成5、6平方米左右的小房间作为办公室。室内除放置一张三屉桌子外,就是用木板搭的简便书架,桌面和书架上堆满了晶体学专业方面的书刊。他虽年逾花甲,但还不分白天黑夜地在实验室值班看单晶炉。在吴先生晚年,他提出的研究方向是“难长晶体”,原料的熔化温度高过1000 ℃,对单晶炉的运行性能要求很高,需要不断调节运行参数,并且人不能离开实验操作现场,所以他经常在现场煮方便面当饭吃。年轻人提出要替换他,但为了观察到第一手实验现象,他都婉言谢绝。
梁敬魁先生,中国科学院院士。1931 年4 月生,1955 年毕业于厦门大学,1960 年获苏联科学院技术科学副博士学位。曾任中科院福建物构所所长、中科院化学学部常委、中国晶体学会副理事长。兼任Chinese Physics、《物理学报》和《结构化学》杂志副主编。主要研究方向为无机功能材料的相关系、晶体结构和性能的关系。在几十年的科学生涯中,他应用X 射线衍射和热学分析并辅以物理性能的测量等方法,研究固体功能材料(包括高Tc 氧化物超导材料、激光非线性光学材料、稀土磁性和储氢材料等)的合成、相关系和晶体结构,以及相图在晶体生长中的应用,确定优质倍频晶体BBO的组分,解决了单晶体生长的原理问题,提出了使用第一条衍射线的面间距值测定高Tc 氧化物超导体类型和原子粗略的简便方法。
在我到物理所后相当长的一段时间里,梁敬魁先生没有独立的办公室。他挂帅的407 研究小组在402 小楼有一间办公室,由全组人员共用。晶体学研究室在物理所排序第四,故研究组的编号都是“4”字打头。梁敬魁的研究组在四室排序第七,所以对内对外都使用407 组的名称。开展功能材料合成、相关系和晶体结构以及相图研究,离不开X 射线衍射仪。为避免X- 光辐射的污染,X 射线衍射仪不放在402 小楼内,而是放在小楼东侧的10 间小平房内。梁敬魁工作的大部分时间都是在10 间房。他废寝忘食的工作习惯人人皆知。正如上面我已提过的那样,“九一三事件”后,全国都在搞“批林整风”运动,党团活动很多,而且都抽下班后的晚间开会。梁敬魁是1954 年入党的老中共党员,党性很强,每次开会都准时到场,从不请假迟到。我看到他在开会期间,都要离开会场几次,离开前总要摆动手势,并讲:“我到10 间房看看实验,一刻儿就回来”。会后又再去实验现场直到深夜,待所有实验数据拿到手后才回家。
在20 世纪70、80 年代,晶体研究室共有7 个研究小组,其中3 个研究小组从事人工晶体生长研究,分别采用提拉法和熔盐法生长发光材料;钇铝柘榴石晶体(简称Nd:YAG)生长能量相互转移的功能材料;钆镓柘榴石(简称Nd:GGG);用水溶液法生长非线性光学晶体α-LiIO3,另外4 个研究小组分别从事X 射线粉末衍射、相图与相变研究;X 射线单晶结构分析与过饱和生长溶液分析方法研究;晶体缺陷研究;晶体性能与理论研究。研究小组名称以序号排列,分别从401-407。我在406 组,目标是探索非线性光学晶体α-LiIO3 的生长方法及其物理性能。
到406 组后,我考虑的第一件事,当然是尽快熟悉实验室工作,但作为一名科研新兵,摆在面前的当务之急还是踏踏实实打基础。当时我们研究小组有7、8 个人,除研究人员和技术人员外,还有一名工人。这样的人员组合,为我提供了打好实验基础的有利条件。贾寿泉先生是物理所的一位中年科研人员,他1953 年大学毕业后就到晶体学研究室,1958 年下半年,与吴乾章、张乐潓一起,共同组建起了晶体生长研究小组。他们迎着重重困难,逐步系统地开展了包括水溶液法、焰熔法、提拉法、温梯法、水热法和助熔剂法等各种晶体生长方法的研究,不仅填补了我国人工晶体生长的空白,而且经过短短几年时间的努力,若干重要晶体,如钴铬氰酸钾、红宝石、水晶及金刚石等的生长工作均取得了重要成果。
贾寿泉先生善于思考,能从丰富多彩的大量原始实验数据中提炼出有价值的科学问题,并写出令人感兴趣的学术论文。我从他那儿学习到研究科学问题的方法。 李永津同志1965 年毕业于山东大学,专业是水溶液晶体生长,虽然毕业比我晚,但毕业后就来到物理所,之后就一直从事晶体生长方面的研究。他富有年轻人的干劲和闯劲,也有面对激烈竞争的挑战精神。范先河与马文漪两位同志负责实验室仪器设备的装配和维修。
我们研究组是从水溶液中生长晶体,相比焰熔法和提拉法,实验温度低,不需要大型的实验仪器设备,多数设备都是自己设计,自己购原材料,然后送物理所工厂加工制造。比如加热器和机械传动装置,就是自己买紫铜管、加热丝和绝缘材料,大家一起动手绕制。温度控制系统,如今都有自动显示精密温度控制仪,也有灵敏的温度传感器。但那个时候,我们使用的是老式电子管温度控制仪和水银导电表。这些仪器设备经长期运转后,会控制失灵,所以设备的维修,是一件十分艰辛的任务。我从老同事那儿学习了实验仪器设备的制作和维修办法。
陈锦同志是一位母亲,也是一位工人,她主要负责化合物的纯化和过饱和生长溶液的制取。制取过饱和生长溶液的办法,是先将合成和提纯的碘酸锂(LiIO3)化学原料,加进离子水,再经过强烈搅拌后,放入适量添加剂,在保温条件下进行杂质结晶反应。化学反应过程中,碘蒸气会挥发到空气中。她对碘蒸气过敏,经常皮肤发炎,眼睛红肿,有时身体还发热,但她任劳任怨地把本职工作完成好。我从她那儿学习了碘酸锂化合物和晶体生长溶液的制备和提纯方法及步骤。
从实验的成功率和实验室的安全考虑,对于每次晶体生长实验,都必须进行全过程的实况监视。当时的客观情况下,唯一的办法就是用人眼观察。所以,一年四季春夏秋冬,我们研究小组日夜轮流值班。贾寿泉先生在组内年龄最大,我们劝说他不要值班了,但总被拒绝,而且每次清早交班时,他都把办公室和实验室打扫得干干净净。榜样的力量是无穷的,我们年轻人也不敢怠慢,都学着老贾的样板做。
中国硅酸盐学会晶体生长和材料分会在京开全国学术会议期间,代表们庆贺吴乾章先生80 寿辰(胸前佩戴鲜花者为吴乾章先生,前排右2 为本文作者,地点:402 小楼前门台阶,摄于1990 年)
在这样的集体里,对于一名科研战线的新兵来说,我当时的压力是相当大的。谈专业知识,我对晶体学只知其皮毛,在南京大学毕业前,曾学过固体物理课程,但涉及晶体学专业的仅有一个章节,而且我选读的专门化课程是理论物理,在晶体学专业知识方面并没有下功夫。谈实验技术,大学里虽然有普通物理和中级物理实验课程,也亲自动手操作过一些实验,但一切准备工作都是老师事先就做好的,而且从未听说过“晶体生长实验”。面对巨大的压力,我想到了苏秦“头悬梁,锥刺股”,发愤读书、钻研兵法的故事。这个古代故事是在我小时候父亲讲给我听的,他从小要求我如苏秦那样认真学习。我在求学时代的确天天读书到深夜。在新的环境中,只有用苏秦钻研兵法的刻苦精神,诚心地向有造诣、有经验的老同志请教和学习,才能尽快掌握相关科学知识和实验技能。水溶液晶体生长使用的实验装置,都是透明的玻璃水槽,生长过程中,晶莹的人工晶体,悬挂在玻璃水槽中不断地转动,看起来就好象是一座水晶宫,十分漂亮,我对它的兴趣也就越来越浓。经过一段时间的努力,我终于学会并熟练掌握了从事化合物合成、原料提纯、母液制备、晶体成核和生长等一系列操作方法,还能对常规实验仪器进行修理。
以上是我难忘的一些经历,从这些老前辈和老同事身上,我学会了很多,也得到了很多。我忘不了他们,也十分怀念共同战斗的402 小楼和402 小院。
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来源:cpsjournals 中国物理学会期刊网
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