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「致敬」他是新中国第一代海归科学家,用“三封信”改变了我国红外技术研究的方向和进程

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1951年3月,汤定元按照规定前往美国移民局办理护照延期,办事人员傲慢地对他说:“我知道你们中国人都想赚美元。”听到这句话,汤定元非常气愤,大声说道:“是有个别中国人想留下赚钱,但大多数人不是。我就是要回国的。”

  

同年5月,汤定元回国,成为新中国成立后,留美学生中第一批回国的11人之一。

  

汤定元,中国科学院院士,物理学家、半导体学科创始人之一、红外学科奠基人。他长期从事半导体物理和器件、红外物理和器件的研究,为中国“两弹一星”的研制提供了有力支撑,为我国的国防安全作出了突出贡献。

  

  

刻苦求学,结缘物理

  

  

1920年,汤定元出生在江苏金坮。12岁那年,他在金坛县初级中学(今华罗庚中学)读书时,偶然接触到了一台矿石收音机,并被收音机传出的播音声震惊了,“这个小盒子怎么会发出声音呢?”他十分好奇,于是拆开收音机查看了其内部结构,发现里面只有一块小的矿石和线圈。

  

为弄清原理,他用省下的钱购买零部件,买了零件后,凭借记忆装好了一台矿石收音机,居然成功收听到了广播电台。兴奋的他决定弄懂它的原理,因此在考取无锡师范学校后,利用一切课余时间,在图书馆翻阅有关无线电方面的书籍。

  

到了二年级暑假,另一样引起他浓厚兴趣的东西出现了,他从学校图书馆借来一本《普通物理学》,这本书成为了他步入科学圣殿的理论指引,从此确定了自己一生的发展方向。“当时我看得简直入了迷,从此对物理产生了兴趣”。

  

1938年,汤定元考入重庆中央大学物理系。

  

一天,汤定元选读微积分,去请老师签名,理学院的院长孙光远看到汤定元后对他说:“你以后要多读读英语。你入学考试的英语成绩0分,是破格录取的。”

  

  

图为汤定元的中央大学学籍卡。入学考试英语为零分,但物理和其他科目成绩较高,被破格录取。

  

随后的日子,他用了比别人多几倍的努力去攻克英语关。他不擅长背英语单词,就养成查字典的习惯,把中文含义标注在单词旁,一个词少则查几次,多则几十次。在他当年那本英文版《普通物理》中,开头的几十页每页都被他密密麻麻注满了中文字,随着英语能力的提高,这本书中所注的中文字也逐页减少了,将近一半的时候,已经完全没有中文注解了。

  

名利难阻归国心

  

  

1948年,汤定元赴美留学,先入明尼苏达大学物理系,同年转入芝加哥大学物理系,并在芝加哥大学金属研究所高压物理实验室找到了一个研究助理的工作。

  

他的第一项工作是用大颗粒多晶铍做高压容器,利用x射线通过铍容器摄取粉末样品在高压下的衍射线。通过对样品进行反复测量研究,他发现了一种新型的相变——金属铈的高压相变,不是晶体结构的改变,而是原子外壳层中电子分布的改变。导师劳森教授对结果非常满意,同年,劳森教授和汤定元联名将实验结果发表在《物理评论》上,并得到两位诺贝尔奖获得者布里奇曼和鲍林肯定。

  

新中国成立后,哥哥汤生洪每月都会给他邮寄《人民日报》。汤定元从报上得知,祖国正在大规模进行社会主义经济建设。他不由心潮澎湃,计划尽快回国参加新中国的建设。汤定元说:“我们那一代的知识分子,经历了那一段中国历史,对我们来说有很强的爱国主义精神是很自然的事情。”

  

  

左一为汤定元(来源:科协改革进行时)

  

1950年6月,汤定元获得美国芝加哥大学物理学硕士学位。几经斟酌,他下定决心放弃攻读博士学位,回国施展自己在海外的所学,为祖国效力。

  

当时,美国麦卡锡主义盛行,中国留学生无端遭受盘查。移民局的官员盘问准备回国的汤定元:“你为何来美国?”

  

“我是来学习科学知识,学完之后要回去的。”

  

移民局的官员看不起他,说:“我知道,你们中国人都是想赚美国人的钱。”

  

听到这样的话,汤定元愤怒地回答:“也许有这样的中国人,但绝大多数人不是这样的,我肯定是要回国的。”

  

对方以为抓住了他的把柄,说:“你说话是否算数?我要记录在案的。”

  

“那当然!”汤定元斩钉截铁地回答,并告诉对方,自己已经订好回国船票。

  

1951年5月10日,他登上了回国的轮船,6月2日抵达广州。同年8月,美国政府下令禁止中国留学生回国。

  

三封信发展红外技术

  

回国后,汤定元进入中国科学院应用物理研究所工作。他结合在国外接触的半导体物理方面的知识,选择了半导体光学及光电性能作为自己的研究方向。

  

1956年,国家制订了“十二年科学技术发展远景规划”,半导体科学技术被列为当时国家新技术四大紧急措施之一。汤定元利用实验室仅有的一台光学测试仪器,进行了锗光电导光谱的测量,由此提出了一种测量载流子表面复合速度的方法。1957年,他的研究论文《表面复合速度对锗的光电导光谱分布的影响》在《物理学报》上发表。

  

1958年,汤定元意识到我国需要的不仅是理论研究,还应该多发展应用研究。于是,他写信给中国人民解放军总参谋部,强调红外技术对于国防建设的重要性,建议红外研究领域应注重器件研究,如红外探测器,并表明他所在的研究机构愿意承担红外探测器的研究工作。这就是著名的“三封信”中的第一封。

  

这一建议得到了重视并马上付诸实践,国家正式下达了发展红外技术的科学研究任务。汤定元领导的小组经过半年艰苦努力,研制出性能优良的硫化铅红外探测器,同时建立起一套测试设备,这套测试系统成为之后国内建立红外探测器实验室的样板。

  

20世纪五六十年代,红外线技术作为热门课题,许多单位都开展了相关研究,但在随后的三年困难时期,大多数项目又因经费问题纷纷下马。

  

汤定元看在眼里,急在心里,于是又写了一封信给聂荣臻元帅。他在信中指出:红外研究是大有发展前途的,不能中断,但不能搞“一窝蜂”,要聚散为整,集中全国的科研力量攻关。

  

由于他的倡议,1962年,红外技术与应用光学被列作为国家的科研发展重点。1963年,中国科学院召开了红外工作会议,并作出一个重要决定,把上海技术物理研究所与昆明物理研究所作为中国发展红外技术的专业研究所。这一战略性调整成为我国红外发展史上的重要里程碑。

  

1964年,汤定元进入上海技术物理研究所工作。

  

1965年,我国空军在南海上空击落一架美国战斗机,飞机残骸中发现机载红外雷达等部件。汤定元得知后,再次给聂荣臻元帅写信,表示上海技术物理研究所希望能承担红外雷达研制任务,并表明了自己对红外研究的信心与决心。

  

汤定元与褚君浩等科研人员在实验室留影(左三汤定元、右二褚君浩)(来源:上海科协)

  

我国红外技术的研究与应用,随着汤定元的这三封信,以及团队背后的科研努力,从基础研究发展到了空间应用等更广阔的领域。他先后组织领导研制了多种具有国际先进水平的红外光电探测器,并成功应用于多种遥感探测先进装备,为我国“两弹一星”等研究作出了重要贡献。

  

深耕不辍,硕果累累

  

20世纪60年代末,我国开始自主研制气象卫星。汤定元首先注意到红外技术在气象卫星上的发展前景,并于70年代收集并翻译出版了《红外技术在气象卫星上的应用》,引导上海技物所坚持以国家需求为牵引,开展红外技术在空间应用的研究。

  

自20世纪70年代末,汤定元以科学家的敏锐眼光,选择以窄禁带半导体碲镉汞作为主攻方向,亲自组织窄禁带半导体物理基础研究,对材料、器件的技术展开攻关研究。

  

近些年,红外探测器已发展到第三代,而碲镉汞是制备第三代红外光子探测器最重要的材料。汤定元组建物理室来进行碲镉汞材料的研究,解决了碲镉汞红外探测器发展过程中遇到的问题,为红外技术的发展开辟了道路。

  

  

(来源:中科院上海技物所)

  

1993年,汤定元主持的“窄禁带半导体碲镉汞的光学和电学性质研究”项目获国家自然科学奖三等奖。此外,他的13项研究成果被写进1999年由德国Springer出版社出版的国际知名的科学手册。

  

1991年,汤定元当选为中国科学院院士。2002年,他荣获何梁何利基金科学与技术进步奖。

  

2019年6月3日,汤定元在上海因病去世,享年100岁。

  

汤定元院士治学严谨、诲人不倦、育人有成,先后培养出以方家熊院士、褚君浩院士等为代表的一大批优秀科学家。他一生热爱祖国、淡泊名利,贡献毕生精力,从无到有、从弱到强地发展了我国红外技术,使该技术成为我国战略性高科技之一。他用一生之所学,报效祖国之万一,生动地诠释了中国科学家精神,为后人树立了光辉的榜样。

  

  

汤定元

  

(1920.5-2019.6)

  

中国科学院院士

  

物理学家

  

来源:中国科学家

  

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