35歲考取中國科學(xué)院大學(xué)研究生，41歲成為最年輕的中國科學(xué)院院士，50歲發(fā)現(xiàn)“量子反?；魻栃?yīng)”，62歲榮獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎…

中國科學(xué)院院士薛其坤，絕對在量子研究與應(yīng)用領(lǐng)域有著極高的咖位。他關(guān)于量子反?；魻栃?yīng)的研究成果，在國際上產(chǎn)生了重大學(xué)術(shù)影響，先后獲得國際低溫物理最高獎菲列茲·倫敦獎、國際凝聚態(tài)物理最高獎奧利弗·巴克利獎。其也是首位獲得這兩項(xiàng)殊榮的中國科學(xué)家。

測到量子反常霍爾效應(yīng)

“宇宙浩瀚無垠，地球廣闊無邊。在這個五彩斑斕的科學(xué)世界中，我應(yīng)該探索哪些領(lǐng)域呢？”1998年在考取中國科學(xué)院研究生之后，35歲的薛其坤便陷人了沉思之中。

“選擇一個方向，占領(lǐng)一個領(lǐng)域，解決一個問題”，最終他確定了自己科研事業(yè)的目標(biāo)。

“做基礎(chǔ)研究，要把握世界科學(xué)前沿的主流發(fā)展方向。當(dāng)重大科研機(jī)遇出現(xiàn)時(shí)，我們一定要抓住機(jī)遇，力爭取得引領(lǐng)性的原創(chuàng)成果，助力國家科技水平不斷提升。”2008年，已是清華大學(xué)物理系教授的薛其坤組建團(tuán)隊(duì)，針對量子反?；魻栃?yīng)展開深入研究。

“誰率先取得突破，誰就將在后續(xù)的研究和應(yīng)用中占據(jù)優(yōu)勢！”在他看來，這就是一個重大科研機(jī)遇。

之后的4年時(shí)間，他和研究團(tuán)隊(duì)成員一起反復(fù)培育和測量了1000多個樣品。最終在極低溫電輸運(yùn)測量裝置上觀測到了量子反常霍爾效應(yīng)。

“如果把電子比作人，計(jì)算機(jī)芯片里的電子運(yùn)動是無規(guī)律的。就像人走在亂糟糟的農(nóng)貿(mào)市場，總會走彎路、碰到別人。”薛其坤介紹道：“量子反?；魻栃?yīng)就是一條高速路，電子可以分車道、分方向前進(jìn)?！?/p>

隨后，薛其坤團(tuán)隊(duì)完成了關(guān)于量子反常霍爾效應(yīng)的研究論文，并在美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表。

“這是首次有來自中國實(shí)驗(yàn)室的成果，達(dá)到了諾貝爾獎級別的物理學(xué)研究！”著名物理學(xué)家楊振寧對此給予了極高的評價(jià)。

成功制備二維量子材料

測得量子反?；魻栃?yīng)這一震驚全球物理學(xué)界的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，為薛其坤帶來了諸多榮耀：2016年獲首屆未來科學(xué)大獎，2018年獲國家自然科學(xué)獎一等獎，2022年獲菲列茲·倫敦獎，2024年獲巴克利獎·

面對接踵而至的榮譽(yù)，薛其坤并未停下求索的腳步。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始研究二維量子材料的制備工作。研究團(tuán)隊(duì)通過研發(fā)分子束外延（MBE）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在原子尺度上對材料生長過程的精確控制。同時(shí)，利用這項(xiàng)技術(shù)，還成功制備出高質(zhì)量的二維拓?fù)浣^緣體薄膜。

薛其坤團(tuán)隊(duì)還在二維超導(dǎo)體研究領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在極低的溫度下，特定的二維材料會展現(xiàn)出超導(dǎo)性 （即電阻降至零）。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了物理學(xué)界對超導(dǎo)現(xiàn)象的認(rèn)識，也為開發(fā)新型超導(dǎo)器件提供了新的可能。

如今，薛其坤依舊一心撲在科研上，繼續(xù)深人研究量子反常霍爾效應(yīng)在拓?fù)淞孔佑?jì)算等領(lǐng)域的應(yīng)用。

編輯/車玉龍