日前,中國科(ke)(ke)(ke)學院院士(shi)薛(xue)(xue)其(qi)坤(kun)獲得國際凝聚態物(wu)理領域的最高獎(jiang)巴克(ke)利獎(jiang),成為70年以來首位中國籍的獲獎(jiang)者(zhe)。多(duo)年來,薛(xue)(xue)其(qi)坤(kun)及其(qi)團隊從事基礎研究、探索物(wu)質世(shi)界,在科(ke)(ke)(ke)研創(chuang)新之路上從未止步。“從事科(ke)(ke)(ke)學工(gong)作,除了實事求(qiu)是,還要做到追求(qiu)極致,踏(ta)踏(ta)實實走(zou)好每步路。”薛(xue)(xue)其(qi)坤(kun)說(shuo)。
10月底,美國(guo)(guo)物理學(xue)(xue)會宣(xuan)布,憑借拓撲(pu)絕(jue)緣(yuan)體(ti)研(yan)究和(he)在拓撲(pu)絕(jue)緣(yuan)體(ti)中(zhong)發(fa)現量子反常(chang)霍爾效應的(de)創新突(tu)破,中(zhong)國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院院士、清(qing)華大學(xue)(xue)教授、南方科技大學(xue)(xue)校長薛(xue)其坤(kun)獲巴克利獎。該(gai)獎被公認為國(guo)(guo)際凝(ning)聚態物理領(ling)域(yu)最高獎,旨(zhi)在表彰在凝(ning)聚態物理領(ling)域(yu)作出卓越貢(gong)獻的(de)科學(xue)(xue)家。這(zhe)也是該(gai)獎自1953年(nian)授獎以來(lai)首(shou)次(ci)頒發(fa)給(gei)中(zhong)國(guo)(guo)籍(ji)物理學(xue)(xue)家。
“這是國際物理學界對我和團(tuan)隊(dui)多年來研(yan)究成果的高度認可,也更(geng)加堅定了我繼續從事基礎研(yan)究、探索物質(zhi)世界的信心。”薛(xue)其(qi)坤說。
“從事基礎研究不能‘跳躍’”
此(ci)次(ci)獲獎,距離薛其(qi)坤帶領團隊首次(ci)在(zai)實驗上(shang)觀測到(dao)量子反常(chang)霍(huo)爾效應已超過10年。“多年來,薛老師始終堅守(shou)基礎科學(xue)研究領域,不跟風,專注(zhu)于做‘從0到(dao)1’的事情。”薛其(qi)坤多年的合作伙(huo)伴、中(zhong)國科學(xue)院(yuan)院(yuan)士賈(jia)金鋒說(shuo)。
量子反常(chang)霍爾效應是(shi)凝聚態物理中的一個(ge)重要量子效應。長期以來,使(shi)其“現身(shen)”并實現實驗觀測的難度極大,是(shi)許多研究者奮(fen)力追尋的科學目(mu)標。
“一(yi)項技術(shu)(shu)的應用前(qian)景越大,涉及的科學(xue)技術(shu)(shu)問題往往越具有挑(tiao)戰性,原創性越強(qiang),其(qi)顛覆性意義也(ye)越大。這是21世紀基礎研究的重要(yao)特點(dian)之一(yi)。”薛其(qi)坤說。
2009年起,薛其(qi)坤(kun)(kun)聯合(he)清華大(da)學物理系、中(zhong)國科學院物理研(yan)究所、美(mei)國斯坦福大(da)學的多個(ge)研(yan)究組組成(cheng)攻關(guan)團隊,開始從拓撲絕緣體(ti)方向嘗試突破。2012年底,在制備測試1000余個(ge)樣品、克服一道(dao)又一道(dao)難關(guan)后,薛其(qi)坤(kun)(kun)團隊終于(yu)成(cheng)功在實驗(yan)中(zhong)觀測到(dao)量子反常(chang)霍爾效(xiao)應。該(gai)成(cheng)果于(yu)2013年發表在國際期刊《科學》上,被(bei)審稿人稱為“凝聚態物理界(jie)一項里程碑式的工作”。
抵達一(yi)(yi)個(ge)里程碑,是下一(yi)(yi)段攀登的開始:2015年,團(tuan)隊(dui)首(shou)(shou)次(ci)(ci)觀(guan)測(ce)到(dao)量(liang)(liang)子(zi)反常(chang)霍(huo)爾效應(ying)的零電(dian)導平臺;2017年,團(tuan)隊(dui)將量(liang)(liang)子(zi)反常(chang)霍(huo)爾效應(ying)觀(guan)測(ce)溫度(du)提高了(le)一(yi)(yi)個(ge)數量(liang)(liang)級,并(bing)首(shou)(shou)次(ci)(ci)實現量(liang)(liang)子(zi)反常(chang)霍(huo)爾效應(ying)多(duo)層結構;2018年,團(tuan)隊(dui)與合作者首(shou)(shou)次(ci)(ci)發現一(yi)(yi)種內稟磁性拓撲絕緣(yuan)體,開啟了(le)國(guo)際上一(yi)(yi)個(ge)熱點研究方(fang)向……
“從事基礎(chu)研(yan)究不能(neng)‘跳躍’。”薛其(qi)坤(kun)說,“科(ke)學(xue)工作(zuo)(zuo),最(zui)重要的是實事求是。在具體的科(ke)研(yan)工作(zuo)(zuo)中(zhong),一定不能(neng)作(zuo)(zuo)假、不能(neng)打折(zhe)扣(kou)。”
目前,薛其坤團隊正沿著兩個方(fang)向開展攻關(guan)(guan),一(yi)個是(shi)量子反常霍爾(er)效應以及(ji)拓撲絕緣(yuan)體的(de)相(xiang)關(guan)(guan)領(ling)(ling)域(yu)研究,另一(yi)個是(shi)高溫超導(dao)相(xiang)關(guan)(guan)研究。對此他(ta)十(shi)分堅(jian)定(ding),“這(zhe)是(shi)國際凝(ning)聚態物(wu)理(li)領(ling)(ling)域(yu)最關(guan)(guan)注的(de)研究方(fang)向,有利于(yu)推動物(wu)理(li)學(xue)基(ji)礎理(li)論(lun)和相(xiang)關(guan)(guan)學(xue)科(ke)發展,我們站在世界(jie)前沿。”
量子反(fan)常霍(huo)爾效應未(wei)來(lai)可能(neng)應用(yong)于發(fa)展(zhan)新一代(dai)低能(neng)耗電子器(qi)件。在薛其坤看來(lai),“作(zuo)為基(ji)礎研究的團(tuan)隊,我們必須做好(hao)基(ji)礎研究應該做的工作(zuo),為未(wei)來(lai)的應用(yong)打(da)好(hao)科學基(ji)礎。”
“科學精神的培養需要日積月累”
談及獲獎(jiang)感受,薛(xue)其坤提到4個字(zi):天道酬(chou)勤。
勤(qin)奮,是(shi)同(tong)事、學(xue)生對薛其坤共(gong)同(tong)的(de)評價。因(yin)早上7點就在(zai)實驗(yan)室埋首工作、晚上11點才離開,他被(bei)大家稱為“7—11先生”。
“從事科學工作(zuo),除了實事求是,還要(yao)(yao)做(zuo)到追(zhui)求極(ji)致,踏踏實實走好(hao)每步路。”薛其坤覺得,“要(yao)(yao)把一個實驗做(zuo)得完美,可能會(hui)花費很長時(shi)間(jian),有時(shi)甚至會(hui)通宵工作(zuo)。想(xiang)做(zuo)好(hao)高質量的工作(zuo),離不開艱苦的奮斗。”
薛其(qi)坤常用自己“做針尖”的故事(shi),向學生講述“追求極致”的重要性(xing)。
攻(gong)讀碩士期間(jian),薛(xue)其(qi)坤(kun)用到(dao)的(de)實驗儀器是(shi)(shi)場離(li)子(zi)顯微鏡,樣品是(shi)(shi)金屬針(zhen)尖。“當(dang)時,在導師嚴(yan)格監督下(xia),我(wo)每天至少要(yao)(yao)(yao)試做(zuo)3個(ge)針(zhen)尖,先(xian)后做(zuo)了1000多(duo)個(ge),最終(zhong)能(neng)在短(duan)時間(jian)內(nei)制作(zuo)出接(jie)近實驗要(yao)(yao)(yao)求(qiu)的(de)完(wan)美針(zhen)尖。”薛(xue)其(qi)坤(kun)感嘆,“這段(duan)經(jing)歷的(de)啟示是(shi)(shi),科(ke)學精(jing)神的(de)培養需(xu)要(yao)(yao)(yao)日積月累(lei),需(xu)要(yao)(yao)(yao)高強度的(de)反復(fu)訓練和意志的(de)磨煉(lian),需(xu)要(yao)(yao)(yao)精(jing)益(yi)求(qiu)精(jing)、腳(jiao)踏實地做(zuo)好(hao)每一次實驗,不斷挑戰新(xin)的(de)極限。”
追求極致,也體現在(zai)量(liang)(liang)子反常霍(huo)爾效應(ying)實驗(yan)的樣品制備測(ce)試過程中(zhong)。反常霍(huo)爾效應(ying)的量(liang)(liang)子化,需要材(cai)料性質同時滿足(zu)3項非(fei)常苛(ke)刻(ke)的條件,如(ru)同要求一(yi)個人同時具有短跑(pao)運(yun)動員的速度(du)、籃球運(yun)動員的高度(du)和(he)體操運(yun)動員的靈(ling)巧度(du)。“我們利用5臺精密儀器,制備測(ce)試了1000多個樣品,幾乎每天都在(zai)重復同一(yi)個實驗(yan),歷時4年多才最終完成。”薛(xue)其坤說,扎(zha)實過硬的實驗(yan)技術、嚴謹求實的科(ke)學精神,潛移默化進入了研究(jiu)者(zhe)的心(xin)中(zhong)。
如(ru)今,薛其坤身兼(jian)科學(xue)研究、人才(cai)培(pei)養、行政管理等多項(xiang)職責。“如(ru)果(guo)自我(wo)夸獎一下,我(wo)只要不睡覺的(de)(de)時(shi)候,基本(ben)上都在(zai)工作(zuo)。”薛其坤笑(xiao)道,“夜深人靜(jing)時(shi),與(yu)自然界、與(yu)文(wen)章(zhang)打交道,那種感覺是幸(xing)福的(de)(de)。”
“每(mei)個人都(dou)要有一種信念”
出生(sheng)于山東蒙陰的(de)薛(xue)其坤,說話時帶有(you)一(yi)(yi)些鄉(xiang)音。他曾自比為“一(yi)(yi)艘從沂蒙山區(qu)駛(shi)出的(de)小船”,從家鄉(xiang)駛(shi)向無(wu)垠(yin)的(de)大海(hai)。一(yi)(yi)路(lu)上,也(ye)經(jing)歷不少風吹(chui)浪打。
遇到挫折(zhe)時(shi),如何面(mian)對?坐冷板(ban)凳時(shi),如何堅(jian)守?薛其坤強(qiang)調(diao)“信(xin)念(nian)”的重要性。
“回看自己(ji)的人(ren)生歷程,我感受到,每個人(ren)都要有一(yi)種信念。”薛其坤說,信念可以(yi)是(shi)追求(qiu)個人(ren)成才,也可以(yi)是(shi)用(yong)自己(ji)的力量報效國家(jia)、推動人(ren)類(lei)進步。
“如果人沒(mei)有(you)追求、沒(mei)有(you)在追求的(de)基礎上樹(shu)立自己的(de)信念(nian),我(wo)覺(jue)得(de)即便坐‘熱板凳’,也(ye)不(bu)(bu)一定坐得(de)非常穩當。”薛其坤說,“而當你(ni)有(you)了信念(nian),不(bu)(bu)管(guan)遇到多(duo)大的(de)困難、經受著什么樣的(de)考驗,都會因為有(you)堅定的(de)信念(nian)而克服。”
在薛其坤看來,當前開展(zhan)原創性基(ji)(ji)礎研究,需要(yao)一批樂于從事基(ji)(ji)礎研究、敢于沖(chong)擊(ji)科(ke)學(xue)難題的(de)(de)杰(jie)出人(ren)才(cai)。杰(jie)出人(ren)才(cai)需要(yao)具備哪些(xie)特質(zhi)?他覺(jue)得,要(yao)具備扎實的(de)(de)理論基(ji)(ji)礎,要(yao)有卓(zhuo)越的(de)(de)科(ke)學(xue)直覺(jue),要(yao)有對探究自然奧秘(mi)或者思(si)考科(ke)學(xue)問題的(de)(de)濃厚興(xing)趣,要(yao)有百折不撓、追(zhui)求極致、挑(tiao)戰(zhan)極限的(de)(de)品質(zhi)品格(ge)等。同時(shi),還(huan)需要(yao)有為國家(jia)富強(qiang)、民族復興(xing)獻身的(de)(de)遠大抱負和理想(xiang)。
如何培養(yang)這樣(yang)的人(ren)才?薛(xue)其(qi)坤表(biao)示,建設高質量教(jiao)師隊伍(wu)是培養(yang)拔(ba)尖創新(xin)人(ren)才的關鍵。教(jiao)書(shu)育人(ren),以(yi)言傳(chuan),亦以(yi)身教(jiao)。
薛其坤獲巴克利獎(jiang)后,清華大學物理(li)系(xi)舉辦了簡(jian)短的(de)交流活動,博士研究生鄧澤(ze)賢向薛其坤獻了一束花,“我從薛老(lao)師身上學到,在生活和科研中,哪怕是(shi)非常小的(de)細節,也(ye)要(yao)努力(li)做到最好。”
活動結束(shu)時,師生們(men)回頭望,清(qing)華大學(xue)理科樓入口處,多位(wei)著名物理學(xue)家(jia)的名字熠熠生輝(hui)。“我已經60歲了,還想繼續努力(li),帶領學(xue)生們(men)向著新(xin)的科學(xue)奧(ao)秘發起攻(gong)關。”薛其坤(kun)堅定(ding)地說。
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