【中國新聞網】薛其坤:發現量子反常霍爾效應之後

2020-11-23 中國科學院

  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。」

相關焦點

  • 薛其坤:發現量子反常霍爾效應是中國對人類科學重要貢獻
    據中新網1月8日消息,中國2018年度國家科技獎勵大會8日在北京舉行,中國科學院院士、清華大學副校長薛其坤教授領導的清華大學、中科院物理研究所實驗團隊完成的「量子反常霍爾效應的實驗發現」項目,獲得本年度國家自然科學獎項中唯一的一等獎。
  • 薛其坤院士解釋量子反常霍爾效應—新聞—科學網
    》報導,昨天(4月10日),清華大學召開新聞發布會宣布,由清華大學薛其坤院士領銜的中國團隊首次在實驗中發現量子反常霍爾效應。 楊振寧:我認為是從中國的實驗室裡頭第一次做出來了,發表出來了諾貝爾獎級的物理學的論文,這個不只是清華大學科學院的喜事兒,我認為也是整個國家發展的一個大喜事。 昨天,諾貝爾物理獎得主、清華大學高等研究院名譽院長楊振寧教授高度評價了這項重大發現。什麼是量子反常霍爾效應?
  • 薛其坤:量子反常霍爾效應與材料物理學
    1月8日,由清華大學薛其坤院士領銜,清華大學、中國科學院物理所聯合組成的實驗團隊完成的「量子反常霍爾效應的實驗發現」項目獲2018年度國家自然科學獎一等獎。薛其坤教授領銜的科研團隊在世界上首次在實驗上觀測到量子反常霍爾效應,實現了這一基礎科學領域的重大突破。薛其坤教授表示,材料生長動力學奠定了他們的研究基礎。本期特邀薛其坤院士介紹量子反常霍爾效應發現實驗的過程以及背後的材料物理學研究。
  • 薛其坤等《科學》發文 首次在實驗上發現量子反常霍爾效應
    薛其坤等《科學》發文 首次在實驗上發現量子反常霍爾效應或將推動信息技術進步  清華新聞網3月15日電 (記者 顧淑霞 通訊員王亞愚) 由清華大學薛其坤院士領銜,清華大學、中科院物理所和史丹福大學的研究人員聯合組成的團隊在量子反常霍爾效應研究中取得重大突破,從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應,在美國物理學家霍爾於1880年發現反常霍爾效應133年後終於實現了反常霍爾效應的量子化。
  • 薛其坤院士綜述文章:量子反常霍爾效應
    一百多年來,物理學家在不同的材料中陸續發現了多種不同的霍爾效應:如普通導體中的正常霍爾效應,磁性材料中出現的反常霍爾效應,半導體材料中的自旋霍爾效應。這些發現不但大大豐富了霍爾效應的內涵,而且加深了人們對固體電子性質的理解。
  • 薛其坤揭秘量子反常霍爾效應的實驗發現:電子運動的交通規則
    當前,能夠在宏觀尺度顯示量子力學效應的量子材料是物理學、材料科學、電子學、量子信息等學科共同關注的焦點,有可能會推動材料、信息、能源等技術的革命性發展剛剛落幕的國家科學技術獎勵大會上,由我國科學家薛其坤、王亞愚、何珂、馬旭村、呂力為代表的研究團隊完成的「量子反常霍爾效應的實驗發現」項目,獲得2018年度國家自然科學獎一等獎。
  • 薛其坤揭秘量子反常霍爾效應:電子運動的交通規則
    當前,能夠在宏觀尺度顯示量子力學效應的量子材料是物理學、材料科學、電子學、量子信息等學科共同關注的焦點,有可能會推動材料、信息、能源等技術的革命性發展剛剛落幕的國家科學技術獎勵大會上,由我國科學家薛其坤、王亞愚、何珂、馬旭村、呂力為代表的研究團隊完成的「量子反常霍爾效應的實驗發現」項目,獲得2018年度國家自然科學獎一等獎。
  • 量子反常霍爾效應
    在零磁場中就可以實現量子霍爾態,更容易應用到人們日常所需的電子器件中。自1988年開始,就不斷有理論物理學家提出各種方案,然而在實驗上沒有取得任何進展。2013年,由清華大學薛其坤院士領銜、清華大學物理系和中科院物理研究所組成的實驗團隊從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。美國《科學》雜誌於2013年3月14日在線發表這一研究成果。
  • 薛其坤獲頒北京科學技術最高獎,首次實驗實現量子反常霍爾效應
    資料圖實驗上實現量子反常霍爾效應曾難住科學家從20世紀80年代初開始,一系列量子霍爾效應的發現,不但開啟了拓撲量子物態這一新研究領域,還為發展未來的低能耗電子器件指明了新的方向。整數和分數量子霍爾效應的發現分別獲得1985年和1998年度的諾貝爾物理學獎。
  • 薛其坤獲頒北京科學技術最高獎,首次實驗實現量子反常霍爾效應
    他帶領團隊首次從實驗上觀測到量子反常霍爾效應,這是我國物理學家在過去40多年發現的最重要的全新物理效應。薛其坤。在真實材料中實驗發現量子反常霍爾效應,一直是凝聚態物理學的重大科學目標之一。2005年後發現拓撲絕緣體,理論預言在拓撲絕緣體薄膜中引入鐵磁性,有可能獲得量子反常霍爾效應。然而,這在實驗上卻極難實現。美國、德國、日本等國家的多個世界頂級研究組都未能取得成功。
  • 清華大學發現量子反常霍爾效應 觸及諾貝爾獎
    清華大學和中國科學院物理研究所4月10日在北京聯合宣布,由清華大學薛其坤院士領銜,清華大學物理系和中科院物理研究所聯合組成的實驗團隊最近取得重大科研突破,在磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜中,從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。這一實驗發現也證實了此前中科院物理研究所與史丹福大學理論團隊的預言。
  • 量子反常霍爾效應:薛其坤送給世界的禮物,將帶來新的信息新革命
    而今天我們想要講的,是清華大學薛其坤,用 5 年時間不懈探索發現的量子反常霍爾效應,這是他獻給世界的諾獎級禮物。1879 年,美國物理學家霍爾在研究金屬的導電機制時發現,帶電粒子(例如電子)在磁場中運動時會受到洛倫茲力的作用發生偏轉,那麼在磁場中的電流也有可能發生偏轉。
  • 中國發現量子反常霍爾效應 未來電腦或不需散熱
    新京報訊 中國科學家首次在實驗中發現量子反常霍爾效應。著名物理學家、諾貝爾獎得主楊振寧昨日稱讚這項科研成果是「諾貝爾獎級」的成績。  昨天,清華大學和中國科學院物理研究所在北京聯合宣布:由清華大學教授、中國科學院院士薛其坤領銜,清華大學物理系和中科院物理研究所聯合組成的實驗團隊最近取得重大科研突破,在磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜中,從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應,「反常霍爾效應」被認為可能是量子霍爾效應家族最後一個有待實驗發現的成員。
  • 量子反常霍爾效應:中國做出來的「諾獎級成果」
    量子反常霍爾效應:中國做出來的「諾獎級成果」 原標題:   新華社北京1月8日電 題:量子反常霍爾效應:中國實驗室裡做出來的「諾獎級成果」  新華社記者陳芳、胡喆、荊淮僑
  • 量子反常霍爾效應:諾獎級發現出在中國實驗室—新聞—科學網
    「那一時刻,我們看到我們深刻的信念,在大自然裡果然是被實現了」 普通人幾乎沒人知道什麼叫「量子反常霍爾效應」,但1879年美國物理學家霍爾發現的「霍爾效應」,實際上已經被應用在普通人生活的方方面面:測量磁場,測量運動事故,也可以生產新的器件,比如汽車的裡程表、速度表,以及點火系統。
  • 量子反常霍爾效應 它的發現有什麼重大意義?
    4月10日,諾貝爾物理獎得主、清華大學高等研究院名譽院長楊振寧教授高度評價了我國科學家的重大發現——量子反常霍爾效應。  由清華大學薛其坤院士領銜、清華大學物理系和中科院物理研究所組成的實驗團隊從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。美國《科學》雜誌於3月14日在線發表這一研究成果。
  • 量子反常霍爾效應:中國實驗室裡做出來的「諾獎級成果」
    新華社北京1月8日電題:量子反常霍爾效應:中國實驗室裡做出來的「諾獎級成果」新華社記者陳芳、胡喆、荊淮僑從中國實驗室裡,繼鐵基超導、多光子糾纏、中微子振蕩後,我國物理學再獲突破性進展。1月8日,由清華大學教授、中國科學院院士薛其坤領銜的清華大學和中科院物理所實驗團隊在量子反常霍爾效應取得的突破性成果,獲得2018年度國家自然科學獎一等獎。(小標題)全球首次發現:中國實驗室裡產生的世界級基礎研究原創成果「量子反常霍爾效應」——當第一次聽說這個名字,許多人都會一頭霧水。
  • 發現量子反常霍爾效應 為人類科學知識寶庫貢獻璀璨明珠
    量子反常霍爾效應的首次實驗發現,是世界物理學界近幾年最重要的實驗進展之一。諾貝爾獎獲得者楊振寧評價其為「第一次從中國實驗室裡發表的諾貝爾獎級的物理學論文」。然而,從真實材料中發現量子反常霍爾效應,在實驗上一直沒有取得任何進展。薛其坤說,要觀察到量子反常霍爾效應,需要材料的性質同時滿足三個苛刻條件:絕緣的、拓撲的、磁性的。但在實際材料中,實現以上任何一點都具有相當大難度,更別說同時滿足三點。「就如同要求一個人同時具有短跑運動員的速度、籃球運動員的高度、體操運動員的靈巧一樣。」
  • 我國科學家首次在實驗中發現量子反常霍爾效應
    在實驗中發現「量子反常霍爾效應」 我國物理學研究取得世界級成果  【新聞直播間】我科學家發現量子反常霍爾效應4月10日,清華大學和中國科學院物理研究所在北京聯合宣布:由清華大學薛其坤院士領銜,清華大學物理系和中科院物理研究所聯合組成的實驗團隊最近取得重大科研突破,在磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜中,從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應
  • 中國科學家首次在實驗中發現量子反常霍爾效應
    中新社北京4月10日電 (記者 馬海燕)中國科學家首次在實驗中發現量子反常霍爾效應引起國際物理學界巨大反響,著名物理學家、諾貝爾獎得主楊振寧10日稱讚其是諾貝爾獎級的成績。清華大學和中國科學院物理研究所10日在北京聯合宣布:由清華大學教授、中國科學院院士薛其坤領銜,清華大學物理系和中科院物理研究所聯合組成的實驗團隊最近取得重大科研突破,在磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜中,從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。這一實驗發現也證實了三年前中科院物理研究所與史丹福大學理論團隊的預言。