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【光明追思】我国红外学科奠基者汤定元院士逝世

来源:光明日报客户端2019-06-03 21:52

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2019年6月3日,九三学社社员、中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员汤定元先生,因病医治无效,在上海逝世,享年100岁。1920年5月12日,汤定元出生于江苏金坛,1942年毕业于重庆中央大学物理系,1950年获美国芝加哥大学物理系硕士学位。留美期间,他成绩卓著,可毅然决定回国,成为新中国成立后,在美留学生中第一批回国的11人之一。临行前,他撕掉了硕士学位证书,他后来说:“如果留在美国,是可能过着豪华的生活。但我们那个年代的人,爱国心都很强,一定要回国效力。”1951年起,汤定元先后在中国科学院物理所、半导体所和上海技术物理研究所工作,1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。他是我国半导体学科创始人之一、红外学科奠基者,带领研制成功多种具有国际先进水平的红外光电探测器,为我国“两弹一星”等的研制作出了重要贡献。(记者李苑)

2005年9月22日,《光明日报》曾刊发汤定元院士的署名文章《偶然中的必然》。今日重读,以示纪念——

偶然中的必然

作者:中国科学院资深院士汤定元

初入研究领域的幸运儿

我1948年秋进入芝加哥大学物理系学习,不久就在该校的金属研究所高压物理实验室找到一个半时工作的研究助理的位置,在Lawson教授的指导下工作。

我进入高压实验室的第一项工作是用大颗粒多晶铍做高压容器,用x射线通过铍容器摄取粉末样品在高压下的衍射线。接受这项工作后,我对设备做了一些小改动,对样品进行了反复的测量研究,发现金属铈的晶体结构在高压下仍然保持常压下的晶体结构面心立方,但体积突变却达16.5%。压力下晶体结构的变化导致体积变化是当时已知的科学事实,是容易理解的;然而,实验却发现固体在压力下晶体结构没有发生变化,而体积却发生突变———这几乎是不可相信的。实验事实向传统思维提出了挑战,新发现也由此而生:这一突变只能是原子半径突然缩短的结果,即原子外壳层中电子分布的改变引起的相变。这是一种新颖的相变!

铍金属高压容器是一个创新技术,但铍的机械强度不够高,上述实验已经接近它的耐压上限。要想得到更高的压力,必须采用机械强度更高的材料。我们选择了金刚石,但金刚石太硬,不可能在上面钻孔。当时我们想出了一个巧妙的方法:用两片大小相同的金刚石,在每片上硬磨出一个半圆形槽,合起来就是一个圆形孔道,用来放置活塞和样品;另外再做一个小巧的施压设备。我拿到这个小设备后,就用碲粉作样品,很快就取得了碲的x射线的衍射线。

1951年我离开高压实验室回国时,把这个设备移交给一位同事。1965年到1973年期间,这个金刚石高压容器又有了三次重要改进,成为高压物理研究中常用的重要仪器。我认为,初入研究领域的工作者能够碰上一位高水平的导师,并在一个创新团队里从事前沿研究,是很幸运的。

偶然决定了我50年的研究方向

在高压实验室取得衍射照片后,我必须去金相实验室冲洗底片。这里有一位老教授,房间内摆满一书架的《物理评论》杂志。我在等待底片晾干时,常坐在那里翻阅。1949年的一天,我翻阅一本新到的杂志,看到一篇关于硅的电学性质的文章,我把那本杂志带到高压实验室。在我专心阅读时,Lawson进来了。他看了看文章的题目后问我:“你对这个问题有兴趣吗?”我说这篇文章的内容很丰富。他没再说什么就走了。几分钟后,他拿来一瓶5磅装的杜邦高纯硅,对我说:“你有兴趣就做硅在高压下的电学性质的研究,这实际上是我发明的”。想不到,这决定了我以后50年的研究方向。

回国后,在认识到我国科技发展需要的不单是研究物理机制,还要研制有用的器件后,我决定转向器件研制,准备研制红外探测器。1958年初,我提出的建议获得了有关部门的重视和采纳,国家开始下达发展红外技术的科研任务。1962年,我参加了国家科学发展远景规划的制定,红外技术与应用光学被并列作为国家的发展重点。我先后组织领导了硅太阳能电池、温差制冷器、热敏电阻红外探测器等的研制,它们被装备到军用、人造卫星、工业和科研设施上,以及用作航空航天遥感等多种红外系统中。现在假想,如果当年留在美国,仍然从事科研工作,也许能做出一些成果,多发表几篇论文,但效果肯定不会像现在这样显著。根据自己的经历,我认为,在科学比较落后的国家,派留学生到先进国家去学习,是一件很重要而且很有必要的事。因为在那里可以较快地学到先进的科学研究方法,可以较早地接触前沿课题,抓住机遇。学习结束后开始工作时,最好的选择是回到自己的祖国,因为那里是生你育你的土地,也最需要像你这样的人才。特别是我们现在的中国,经济蒸蒸日上,正在实施科教兴国战略,亟需各类人才,从事科教工作不但会受到人们的尊敬,而且做出的成果也容易受到人们的重视,从而引发积极的影响。

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