清華大學教授薛其坤這半年比以往更忙。從實驗上首次發現量子反常霍爾效應讓他一下子成為輿論的焦點,採訪媒體多起來,會議、演講也更多了,他深感「壓力山大」。
今年3月15日《科學》雜誌在線發文,宣布由清華大學教授薛其坤領銜、清華大學物理系和中科院物理所聯合組成的實驗團隊從實驗上首次發現量子反常霍爾效應。這是中國科學家從實驗上獨立觀測到的一個重要物理效應,也是世界基礎研究領域的一項重要科學發現。
其實,在媒體聞風而動之前,薛其坤就已是國際知名的實驗物理學家。在拓撲絕緣體、低維超導和納米科學等三個物理學的熱點研究方向上,他帶領的團隊研究水平居於世界領先行列。他還在國際上發展了利用分子束外延-掃描隧道顯微鏡研究的拓撲絕緣體和低維超導的研究方向,這些均受到國內外同行的廣泛關注。
量子反常霍爾效應這個重大的科學發現證明,在中國加大投入基礎科學研究20年後,中國科學界已經具備一批國際水平的科學家向頂尖領域衝刺。「重要實驗發現對研究人員的科研素養和積累、對實驗技術水平要求非常高。我們的團隊成員在各自的領域都是一流『專業選手』,我們的研究團隊具備了國際領先的水平。」薛其坤說。
薛其坤也認為,團隊成績的取得在很大程度上得益於最近20年中國對基礎研究的重視和大力投入。「國家越來越重視基礎科學研究,連續多年對基礎科學領域的投入都是大幅度增長。這對搞基礎研究的人來說,是一個很大的鼓舞,這給他們提供了一個相對穩定的支持環境。另一方面,國家的對外開放和人才政策使一批擁有海外學術背景的科學家回到中國,他們親身經歷過西方學術界『良好的科研氛圍』,把比較成熟的研究方法和研究習慣帶回來,讓研究少走不少彎路。」
2013年成為「萬人計劃」的首批傑出人才6位人選之一,薛其坤整整50歲,知天命的年紀對一個科學家來說是最好的科研年紀。這時他已經回國14年。
1999年,薛其坤攜全家從日本回國,著手搭建在中科院物理所的實驗室。當時國內的生活條件、實驗儀器和精密機械加工等條件與歐美日等先進國家相比還很落後。他珍惜國家給他創造的機遇,懷著滿腔熱忱,全力以赴投入工作。經過十年多的刻苦努力,他帶領的研究團隊在實驗技術的發展、前沿科學研究以及人才培養等各個方面均取得了優秀成績。
在清華大學物理系教授朱邦芬看來,沂蒙山區走出的薛其坤最大的品性是吃苦耐勞。「很多人當了大科學家後,很少在第一線繼續做實驗,而薛其坤從日本求學時就養成7點上班、11點下班的習慣保持至今,除了出差,他幾乎每天都去實驗室。」薛其坤的學生則以很少有人破過導師的早出晚歸時間紀錄而感到汗顏。
在多年的研究工作中,薛其坤一直保持著嚴謹務實的科研作風。他始終追求實驗數據的嚴謹性和實驗的精確性,並常常教導學生:「要不惜花大力氣和投入大量的時間製備出高質量的樣品,在類似條件下把你的實驗做到同行的最好水平,不能急功近利。」在進行量子反常霍爾效應實驗的4年中,他的團隊先後嘗試了1000多個拓撲絕緣體樣品。
總結自己與團隊的成功,薛其坤說有兩條經驗:一是大家在各自領域的長期積累;二是協同創新,緊密合作。在世界級的科研攻關中,一支年輕的科學家隊伍迅速成長起來。這個平均年齡只有40歲左右的中國科學家團隊,有六位獲得國家傑出青年基金,四位入選教育部長江計劃特聘教授。
現在,這個誕生於中國本土的優秀科研團隊仍在為量子反常霍爾效應進一步深入研究和應用而奮鬥著。薛其坤說,「任何一個現象從原理性的發現走到應用,都需要不同領域的科學家和工業界的共同努力,我們也會與更多的人合作將這個領域發揚光大,推動它向應用的發展。」