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日前，中國科學(xué)院院士薛其坤獲得國際凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的最高獎巴克利獎，成為70年以來首位中國籍的獲獎?wù)摺６嗄陙?，薛其坤及其團(tuán)隊(duì)從事基礎(chǔ)研究、探索物質(zhì)世界，在科研創(chuàng)新之路上從未止步。“從事科學(xué)工作，除了實(shí)事求是，還要做到追求極致，踏踏實(shí)實(shí)走好每步路。”薛其坤說。
10月底，美國物理學(xué)會宣布，憑借拓?fù)浣^緣體研究和在拓?fù)浣^緣體中發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)的創(chuàng)新突破，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、南方科技大學(xué)校長薛其坤獲巴克利獎。該獎被公認(rèn)為國際凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最高獎，旨在表彰在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域作出卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家。這也是該獎自1953年授獎以來首次頒發(fā)給中國籍物理學(xué)家。
“這是國際物理學(xué)界對我和團(tuán)隊(duì)多年來研究成果的高度認(rèn)可，也更加堅(jiān)定了我繼續(xù)從事基礎(chǔ)研究、探索物質(zhì)世界的信心。”薛其坤說。
“從事基礎(chǔ)研究不能‘跳躍’”
此次獲獎，距離薛其坤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)首次在實(shí)驗(yàn)上觀測到量子反?；魻栃?yīng)已超過10年。“多年來，薛老師始終堅(jiān)守基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域，不跟風(fēng)，專注于做‘從0到1’的事情。”薛其坤多年的合作伙伴、中國科學(xué)院院士賈金鋒說。
量子反常霍爾效應(yīng)是凝聚態(tài)物理中的一個重要量子效應(yīng)。長期以來，使其“現(xiàn)身”并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)觀測的難度極大，是許多研究者奮力追尋的科學(xué)目標(biāo)。
“一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景越大，涉及的科學(xué)技術(shù)問題往往越具有挑戰(zhàn)性，原創(chuàng)性越強(qiáng)，其顛覆性意義也越大。這是21世紀(jì)基礎(chǔ)研究的重要特點(diǎn)之一。”薛其坤說。
2009年起，薛其坤聯(lián)合清華大學(xué)物理系、中國科學(xué)院物理研究所、美國斯坦福大學(xué)的多個研究組組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，開始從拓?fù)浣^緣體方向嘗試突破。2012年底，在制備測試1000余個樣品、克服一道又一道難關(guān)后，薛其坤團(tuán)隊(duì)終于成功在實(shí)驗(yàn)中觀測到量子反常霍爾效應(yīng)。該成果于2013年發(fā)表在國際期刊《科學(xué)》上，被審稿人稱為“凝聚態(tài)物理界一項(xiàng)里程碑式的工作”。
抵達(dá)一個里程碑，是下一段攀登的開始：2015年，團(tuán)隊(duì)首次觀測到量子反?；魻栃?yīng)的零電導(dǎo)平臺；2017年，團(tuán)隊(duì)將量子反?；魻栃?yīng)觀測溫度提高了一個數(shù)量級，并首次實(shí)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)多層結(jié)構(gòu)；2018年，團(tuán)隊(duì)與合作者首次發(fā)現(xiàn)一種內(nèi)稟磁性拓?fù)浣^緣體，開啟了國際上一個熱點(diǎn)研究方向……
“從事基礎(chǔ)研究不能‘跳躍’。”薛其坤說，“科學(xué)工作，最重要的是實(shí)事求是。在具體的科研工作中，一定不能作假、不能打折扣。”
目前，薛其坤團(tuán)隊(duì)正沿著兩個方向開展攻關(guān)，一個是量子反?；魻栃?yīng)以及拓?fù)浣^緣體的相關(guān)領(lǐng)域研究，另一個是高溫超導(dǎo)相關(guān)研究。對此他十分堅(jiān)定，“這是國際凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最關(guān)注的研究方向，有利于推動物理學(xué)基礎(chǔ)理論和相關(guān)學(xué)科發(fā)展，我們站在世界前沿。”
量子反常霍爾效應(yīng)未來可能應(yīng)用于發(fā)展新一代低能耗電子器件。在薛其坤看來，“作為基礎(chǔ)研究的團(tuán)隊(duì)，我們必須做好基礎(chǔ)研究應(yīng)該做的工作，為未來的應(yīng)用打好科學(xué)基礎(chǔ)。”
“科學(xué)精神的培養(yǎng)需要日積月累”
談及獲獎感受，薛其坤提到4個字：天道酬勤。
勤奮，是同事、學(xué)生對薛其坤共同的評價。因早上7點(diǎn)就在實(shí)驗(yàn)室埋首工作、晚上11點(diǎn)才離開，他被大家稱為“7—11先生”。
“從事科學(xué)工作，除了實(shí)事求是，還要做到追求極致，踏踏實(shí)實(shí)走好每步路。”薛其坤覺得，“要把一個實(shí)驗(yàn)做得完美，可能會花費(fèi)很長時間，有時甚至?xí)ㄏぷ?。想做好高質(zhì)量的工作，離不開艱苦的奮斗。”
薛其坤常用自己“做針尖”的故事，向?qū)W生講述“追求極致”的重要性。
攻讀碩士期間，薛其坤用到的實(shí)驗(yàn)儀器是場離子顯微鏡，樣品是金屬針尖。“當(dāng)時，在導(dǎo)師嚴(yán)格監(jiān)督下，我每天至少要試做3個針尖，先后做了1000多個，最終能在短時間內(nèi)制作出接近實(shí)驗(yàn)要求的完美針尖。”薛其坤感嘆，“這段經(jīng)歷的啟示是，科學(xué)精神的培養(yǎng)需要日積月累，需要高強(qiáng)度的反復(fù)訓(xùn)練和意志的磨煉，需要精益求精、腳踏實(shí)地做好每一次實(shí)驗(yàn)，不斷挑戰(zhàn)新的極限。”
追求極致，也體現(xiàn)在量子反?；魻栃?yīng)實(shí)驗(yàn)的樣品制備測試過程中。反常霍爾效應(yīng)的量子化，需要材料性質(zhì)同時滿足3項(xiàng)非?？量痰臈l件，如同要求一個人同時具有短跑運(yùn)動員的速度、籃球運(yùn)動員的高度和體操運(yùn)動員的靈巧度。“我們利用5臺精密儀器，制備測試了1000多個樣品，幾乎每天都在重復(fù)同一個實(shí)驗(yàn)，歷時4年多才最終完成。”薛其坤說，扎實(shí)過硬的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，潛移默化進(jìn)入了研究者的心中。
如今，薛其坤身兼科學(xué)研究、人才培養(yǎng)、行政管理等多項(xiàng)職責(zé)。“如果自我夸獎一下，我只要不睡覺的時候，基本上都在工作。”薛其坤笑道，“夜深人靜時，與自然界、與文章打交道，那種感覺是幸福的。”
“每個人都要有一種信念”
出生于山東蒙陰的薛其坤，說話時帶有一些鄉(xiāng)音。他曾自比為“一艘從沂蒙山區(qū)駛出的小船”，從家鄉(xiāng)駛向無垠的大海。一路上，也經(jīng)歷不少風(fēng)吹浪打。
遇到挫折時，如何面對？坐冷板凳時，如何堅(jiān)守？薛其坤強(qiáng)調(diào)“信念”的重要性。
“回看自己的人生歷程，我感受到，每個人都要有一種信念。”薛其坤說，信念可以是追求個人成才，也可以是用自己的力量報效國家、推動人類進(jìn)步。
“如果人沒有追求、沒有在追求的基礎(chǔ)上樹立自己的信念，我覺得即便坐‘熱板凳’，也不一定坐得非常穩(wěn)當(dāng)。”薛其坤說，“而當(dāng)你有了信念，不管遇到多大的困難、經(jīng)受著什么樣的考驗(yàn)，都會因?yàn)橛袌?jiān)定的信念而克服。”
在薛其坤看來，當(dāng)前開展原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究，需要一批樂于從事基礎(chǔ)研究、敢于沖擊科學(xué)難題的杰出人才。杰出人才需要具備哪些特質(zhì)？他覺得，要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，要有卓越的科學(xué)直覺，要有對探究自然奧秘或者思考科學(xué)問題的濃厚興趣，要有百折不撓、追求極致、挑戰(zhàn)極限的品質(zhì)品格等。同時，還需要有為國家富強(qiáng)、民族復(fù)興獻(xiàn)身的遠(yuǎn)大抱負(fù)和理想。
如何培養(yǎng)這樣的人才？薛其坤表示，建設(shè)高質(zhì)量教師隊(duì)伍是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。教書育人，以言傳，亦以身教。
薛其坤獲巴克利獎后，清華大學(xué)物理系舉辦了簡短的交流活動，博士研究生鄧澤賢向薛其坤獻(xiàn)了一束花，“我從薛老師身上學(xué)到，在生活和科研中，哪怕是非常小的細(xì)節(jié)，也要努力做到最好。”
活動結(jié)束時，師生們回頭望，清華大學(xué)理科樓入口處，多位著名物理學(xué)家的名字熠熠生輝。“我已經(jīng)60歲了，還想繼續(xù)努力，帶領(lǐng)學(xué)生們向著新的科學(xué)奧秘發(fā)起攻關(guān)。”薛其坤堅(jiān)定地說。
