視頻|未來科學大獎:清華薛其坤、港中大盧煜明分獲百萬美元

2021-01-14 澎湃新聞

9月19日下午14時30分許,被稱為中國民間諾獎的「未來科學大獎」在北京揭曉:生命科學獎花落香港中文大學教授盧煜明,物質科學獎花落清華大學教授薛其坤。獲獎者每人將獲得100萬美元獎金,獎金的使用方式不受限制。據澎湃新聞(www.thepaper.cn)了解,獲獎者是從收到的將近700份提名中不斷縮短名單選出的。

在捐贈人之一的沈南鵬(紅杉資本全球執行合伙人)和吳鷹(中澤嘉盟投資基金董事長、數字中國聯合會主席)開啟寫有獲獎者的信封前,只有參與上午最終輪投票的9位未來科學大獎科學委員會成員知道獎歸誰處,所有的捐贈人也不例外。

現年52歲的盧煜明現為香港中文大學醫學院李嘉誠醫學講座教授及化學病理學講座教授,同時兼任醫學院副院長及李嘉誠健康科學研究所所長。

盧煜明的獲獎理由是:他基於孕婦外周血中存在胎兒DNA的發現在無創產前胎兒基因檢查方面做出的開拓性貢獻

因為未來科學大獎實行提名制,不接受個人申請,有的科學家可能不知道自己被提名。有意思的是,未來大獎監督委員會高西慶在新聞發布會現場,用電話的方式通知獲獎者喜訊。

打給盧煜明的第一個電話無法接通,當高西慶撥通盧煜明另一個號碼,告訴他獲獎並邀請其發表獲獎感言時,盧煜明停頓了4秒,說「這真的太突然了」。

「我在這個領域做了20年了。開始人們認為我這種方法不大可能有實用價值。我真心感謝科學獎委員會肯定我們團隊的工作。但是這不是我個人的工作,是團隊的工作,感謝我的學生和同事,我1997年回香港時,Rosa Chiu 和Alan Chan像我的兄弟姐妹一樣。我也很幸運,亞洲對科學的興趣也在增長,希望更多的人會做科學,希望大家認為科學的未來在中國,更多的天才青年會站在這裡,對世界產生影響。謝謝!」 盧煜明在接到高西慶的祝賀電話時稱。

北京生命科學研究所所長、未來科學大獎科學委員會成員王曉東在宣讀頒獎理由時表示,科學委員會認為,「第一屆生命科學未來大獎,沒有一個比盧教授這個發現對我們的未來有更大的影響。」

王曉東介紹盧煜明的研究工作時提到:孕婦產前診斷能避免胎兒遺傳病的發生,例如唐氏症候群,病因在於嬰兒胚胎染色體異常,導致了體格發育遲緩及智力缺陷,產前診斷能診斷和避免唐氏症候群。

然而,唐氏症候群及其類似的遺傳性疾病,在常規產前檢查以前,都需要做羊水穿刺,然後從羊水中抽取出胎兒的DNA,來進行檢測。這種檢測方法是創傷性的,有終止妊娠的風險。科學家們在過去的很多年,一直致力於研發怎麼樣能夠通過無創的遺傳檢查。

過去雖然也知道胎兒的細胞也可以進入母親的血液,但是這樣的細胞數量非常少。盧教授主要的科學發現和貢獻是他在1997年和1998年的工作中發現,在母親的外周血裡能檢測到胎兒的DNA。這樣的方法最終利用第二代測序,可以通過完全無創的方法,測出胎兒DNA和染色體的異常。

他的發現,僅在中國,現在每年都有超過100萬孕婦在做這樣的檢查,全世界有超過90個國家,在使用基於盧教授這個科學發現的檢查。

物質科學獎得主薛其坤,中國公民。1963年生於中國山東。1994年在中國科學院物理研究所獲得博士學位。現為清華大學教授。

薛其坤的獲獎理由是:他在利用分子束外延技術發現量子反常霍爾效應和單層鐵硒超導等新奇量子效應方面做出的開拓性工作

「很突然。非常感謝,我很激動啊!中國人現在有自信,感謝企業家設立這個大獎。希望能鼓勵更多年輕人從事科學研究。我的工作受到科學家和評獎委員會的高度認可,這是對我極大的鼓勵。可能是中國弘揚科學精神,建立公平、公證評審機制的創舉,對我們國家的科研評審機制是一個推動。高溫超導研究,是固體物理學的難題之一,希望繼續走下去,推動重大科學發現有應用價值。不知道講這些合適不合適。」 薛其坤說。

中國科學院物理所研究員、未來科學大獎科學委員會首屆輪值主席丁洪在介紹薛其坤的研究工作時提到,薛其坤的工作是破解歐姆定律的「魔咒」:

「他的工作其實從我們的日常生活中可以體會到。當一個導體通過電流的時候,就會有阻力,我們稱為電阻。電阻也會帶來熱量。也就是我們熟知的歐姆定律。但是電流發熱也會帶來無用的浪費,甚至是非常有害的損失。比如半導體工業,現在面臨的瓶頸就是發熱。

「怎麼避免發熱?有兩種量子現象是可以避免電流的發熱,一種是超導,第二種就是量子霍爾效應。薛其坤教授在兩種之間,做出了開拓性的工作。他用分子束外延技術對這兩種奇特量子現象的研究中,取得了突破性的發現。

「分子束外延生長是一種先進的薄膜生長方法,能在材料襯底上,一層一層地生長單晶薄膜。他和合作者製備了多種高質量的單晶薄膜材料。這使得他們能夠首次在2012年發現量子反常霍爾效應和在鈦酸鍶襯底上的單層鐵硒高溫超導現象。

「這兩個現象都被許多研究小組重複出來,並在全世界範圍內激發了更多相關的研究活動,有望進一步提升量子反常霍爾效應和界面超導的臨界溫度,從而具有更大的使用價值。」

未來科學大獎被期冀成為「中國的諾貝爾獎」。獎項的面向對象不限國籍,但需要是在大中華地區(包含中國大陸地區、香港、澳門及臺灣)完成的研究,研究需要具備原創性、長期重要性和巨大的國際影響。

之所以稱為民間科學獎項,是因為和國家最高科學技術獎等政府設置的獎項不同,未來科學大獎是一次科學界和商業圈聯袂設立的獎項。此外,未來科學大獎和民間一些家族或個人設立的獎項不同,在獎金來源上,創投公司和上市公司的大鱷們為共同捐贈人。據報導,每個單項獎的100萬美元獎金都由4位企業家分攤捐贈,且每個大獎、每個捐贈人都承諾捐贈10年,從而保障基金的可延續性。

沈南鵬是四位捐贈生命科學獎獎金的投資人之一,上世紀80年代他求學時,信息科技和生命科技已經是理工科生的熱門選擇。談到為何捐贈該獎項,沈南鵬說,在他看來,下一個20-30年,生命科學的發展將迎來黃金期,甚至超過信息行業的影響力。

對於首屆評選,未來科學大獎科學委員會首屆輪值主席丁洪在講述評選過程說,「整個過程是一個漫長的過程」,經歷了提名、初選、國際專家評價、再選、投票五個步驟。由大中華地區各著名高校、研究所相關領域的系主任、院長,及著名科學家提名的近700位候選人名單一遍遍縮短,最終,從短名單中投票鎖定最後的獲獎者。

未來科學大獎監督委員會主席高西慶表示:「目前這個情況下,我可以負責任地說,現有的9位科學家(科學委員會成員)非常負責任地通過各種討論,在規則上符合我們所要求的。而且我們也相信,大多數老百姓看了之後也會覺得這個規則是很公平的。」除了強調程序公平、公正,他還提到公開性的問題,表示:「這個大獎有些地方是沒法公開的,因為和諾貝爾獎一個道理,在選特定的一個人的時候,是一個充分討論的過程,說老實話很多人是聽不懂的。」

據悉,明年,未來科學大獎將在現設的生命科學獎和物質科學獎基礎上,增設數學與計算機科學獎,技術革新和創新獎。

漲知識:什麼是量子反常霍爾效應?

什麼量子反常霍爾效應?這要從霍爾效應說起。作為物理中的電磁現象之一,霍爾效應電子的運動給從微觀上看是無規則的,可類比為行駛過程中碰到無序的障礙時會走彎路,從而發熱、效率低。量子霍爾效應則建立起電子運動的「高速公路」,使得電子沿著邊緣的一維通道單向運動,告別雜亂無章的秩序。但量子霍爾效應也有自己的瓶頸,需要十萬高斯左右的強磁場,不僅造價昂貴,而且體積龐大(相當於外加10個計算機大的磁鐵),不利於應用。量子反常霍爾效應則可以解決這個問題,它可脫離外加磁場,利用材料本身的自發磁化產生效應。

2013年3月15日,美國《科學》(Science)雜誌在線刊發了薛其坤領銜、清華大學物理系和中科院物理所聯合組成的實驗團隊的最新成果——從實驗上全球首次發現量子反常霍爾效應。這項工作在2012年10月15日被發現,實驗團隊為此努力4年,生長測試了1000多個樣品。

從20世紀80年代開始,因揭示微觀世界的奧秘,並在電子器件中廣泛應用,有關「量子霍爾效應」的研究已數次斬獲諾貝爾獎。但關於「量子反常霍爾效應」,卻一直進展緩慢,全世界的物理學家都在苦苦探索,直到薛其坤團隊率先發現了量子反常霍爾效應。

量子反常霍爾效應可用於突破微電子技術的瓶頸,推動下一代集成電路的發展。例如計算機用在無用功上發熱的電量將近三分之一,量子反常霍爾效應可以實現計算機中的電晶體不發熱,在提高速度的同時,節約能源。

薛其坤在超導領域也有建樹。超導可以實現零電阻,從而避免電流發熱,對物理學家來說,一大課題就是如何將超導體的轉變溫度提升到實際應用場景中能實現的範圍。

在1987年,科學家們發現了超過液氮沸點(77K)的高溫超導,並在之後發現了很多與之相關的、基於銅氧化物材料的高溫超導體。直到2008年,一種和銅氧化物材料截然不同的高溫超導體——鐵基超導體出現,才為高溫超導體提供了不一樣的材料選擇。儘管如此,科學家們還沒有找到超導轉變溫度高於液氮沸點的體系。

薛其坤領銜的研究組正是突破者。2012年,薛其坤研究組發現鐵基超導的基本單元——單層鐵硒生長在SrTiO3(鈦酸鍶)襯底上之後,它達到了材料厚度下限,卻有著65 K的超導轉變溫度,高於液氮沸點(77K),拉近和實際應用環境溫度之間的距離。

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