国家最高科学技术奖获得者薛其坤:科学报国 探秘量子世界

首次观测到量子反常霍尔效应、首次发现异质结界面高温超导电性……他用一个个重量级科学发现,助力我国量子科学研究跻身世界第一梯队。
6月24日,中国科学院院士、清华大学教授薛其坤站上了2023年度国家最高科学技术奖的领奖台。
一路奋进,他始终把服务国家作为最高追求。“要为国家的强大做点贡献!”年过花甲,他朴素的话语依然掷地有声。
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薛其坤肖像 新华社记者 金立旺 摄
抢抓机遇 “力争取得引领性的原创成果”
清华大学,薛其坤团队的实验室仿佛一个科幻世界,复杂的管线连接着一台台实验仪器,组成一套超高真空互联系统。这个量子材料精密制备和调控平台,是探索量子世界的“实验利器”。
量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。量子反常霍尔效应,被认为是量子霍尔效应家族最后一个重要成员,是探索更多量子奥秘的重要窗口,同时推动新一代低能耗电子学器件领域的发展。
在实验中观测到量子反常霍尔效应是多国科学家竞逐的目标。然而,量子反常霍尔效应观测难度极大,自1988年被理论预言之后的20多年里,国际物理学界没有任何实质性实验进展。
“做基础研究,要把握世界科学前沿的主流发展方向。当重大科研机遇出现时,我们一定要抓住机遇,力争取得引领性的原创成果,助力国家科技水平不断提升。”对薛其坤而言,量子反常霍尔效应就是这样一个重大科研机遇。
“谁率先取得突破,谁就将在后续的研究和应用中占得先机!”薛其坤带领团队分秒必争,历经4年时间,先后制备测量1000多个样品,破解一系列科学难题。终于在2012年底,他们在实验中观测到量子反常霍尔效应。
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6月13日,薛其坤在清华大学的办公室里。新华社发(李派 摄)
世界首次!这项成果在国际学术期刊《科学》发表后,诺贝尔奖获得者杨振宁说:“这是从中国实验室里,第一次发表出了诺贝尔奖级的物理学论文!”
薛其坤和团队抓住的另一个重大科学机遇是高温超导。超导是一个典型的宏观量子现象,因巨大的应用潜力而备受关注。寻找更多高温超导材料是科学界孜孜以求的目标。
经过多年努力,2012年,薛其坤和团队首次发现了界面增强的高温超导电性,这是1986年铜氧化物高温超导体被发现以来,常压下超导转变温度最高的超导体,同时也为探究高温超导机理开辟了全新途径。
科学报国 “要为国家的强大做点贡献”
“我们赶上了科学研究的黄金时代。现在,国家给我们创造了这么好的科研条件,我们应该倍加珍惜,力争取得更多‘从0到1’的突破。”薛其坤的大部分时间,都在办公室或实验室里。
1992年起,他先后赴日本、美国学习和工作。在国外的8年里,“恋家”的他时刻没有忘记祖国。亲身感受到当时祖国和发达国家的差距,他暗下决心,“要为国家的强大做点贡献!”
为尽可能多地学习先进的实验技术,他几乎每天早上7点就来到实验室,夜里11点才离开。这种习惯在他回国后一直保持至今。
为了提升扫描隧道显微镜的观测效果,他曾亲手制作1000多个扫描探针针尖;为了赶实验进度,他曾深夜出差回来就直接赶往实验室。
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薛其坤在清华大学与研究团队的学生交流(2017年10月17日摄)。新华社发
发现量子反常霍尔效应和异质结界面高温超导电性后,荣誉、奖项接踵而至。薛其坤淡淡一笑:“成果的取得,得益于我国科技实力的持续壮大和基础研究的长期深厚积累。荣誉属于团队中的每一位研究者,更属于国家。”
如今,薛其坤仍奋战在科研第一线,带领团队为解决高温超导机理、高温量子反常霍尔效应和拓扑量子物态的应用、拓扑量子计算的实现等前沿科学问题持续攻关。
“遨游在世界科学的海洋,我始终是一艘从沂蒙山区驶出的小船。”他乡音未改,初心依旧。
奖掖后学 “要敢于挑战重大科学难题”
“一谈科研眼睛就放光”。在同事眼中,薛其坤“非常聪明”“物理直觉非常好”。但他时常勉励年轻人,想在科学研究上取得成就,就要靠1%的天赋加99%的努力。
薛其坤在带领团队开展科研攻关的同时,也十分注重人才培养。
科学实验遇到瓶颈,他热情洋溢地给团队鼓劲打气,和团队一起寻找解决途径;各类学术交流中,他总能敏锐捕捉到有价值的研究方向,鼓励年轻人大胆探索。
“要有学术自信”“要敢于挑战重大科学难题”。他对科研的激情深深感染着身边的人,鼓舞着青年人才。
如今,薛其坤的团队成员和学生中,已有1人当选中国科学院院士,30余人次入选国家级人才计划。
“在量子基础研究领域,无论研究水平,还是人才质量,中国都达到了国际一流水平。”展望未来,薛其坤充满信心:“中国必将在全球新一轮信息技术革命中贡献重要力量。”(新华社记者张泉、顾天成)
作者:张泉 顾天成