快写人物|薛其坤:沂蒙“小船”遨游量子大海

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划重点

0161岁的中国科学院院士薛其坤成为2023年度国家最高科学技术奖得主,成为有史以来最年轻得主。

02薛其坤曾在考研和读博过程中遭遇挫折,但坚持努力,最终取得世界领先的科研突破。

032012年,薛其坤带领团队实现量子反常霍尔效应,这一成果被评价为“第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文”。

04除此之外,薛其坤将继续瞄准高温超导方向,组织团队攻关,争取在新领域取得突破。

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中国科学院院士、清华大学教授、南方科技大学校长、著名凝聚态物理学家、巴克利奖首位中国籍获得者……在取得这些头衔之后,薛其坤又多了一个新身份。6月24日,2023年度国家最高科学技术奖在京揭晓,今年61岁的薛其坤成为有史以来的最年轻得主。
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荣誉满身的薛其坤,谦虚地自比为“一艘从沂蒙山区驶出的小船”。回望他的科研之路,也像在汪洋大海中遨游的小船,劈波斩浪,越过一个又一个坎,驶向科学的高峰。
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 薛其坤
沂蒙山区驶出的“小船”
蒙山高,沂水长,八百里沂蒙见证百年沧桑。44年前,一位有志少年手捧录取通知书,走出沂蒙大山,以高考物理近乎满分的成绩被山东大学光学系激光专业录取。
在央视节目《朗读者》中,薛其坤带着沂蒙口音讲述起了他的儿时梦想:“那个时候呢,应该说是一种朦朦胧胧的,很朴素的一种目标,要当一个科学家,那将是多么的伟大。”
35岁当教授,42岁成为中国科学院最年轻的院士之一,50岁攻克量子世界难题,61岁获得国家最高科学技术奖……公众视线中的薛其坤,荣誉满身,实现科学家梦想的过程似乎一路平顺,但细察却不然。考研3次才考上,读博用了7年,他的科研之路可以说是屡遭挫折、屡败屡战。
薛其坤曾多次在公开演讲中分享这段坎坷经历:大学毕业参加研究生考试,高数只考了39分,二战再次失利,物理只考了39分,直到1987年,他才如愿“上岸”,考入中国科学院物理研究所。读博时期,更是困难重重,他形容是“人生中最困难的时刻”,用了7年才毕业。
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 大学时代的薛其坤(第一排右数第三位)
接二连三的挫折,并没有打翻这艘“沂蒙山区驶出的小船”。他曾在接受媒体记者采访时说:“我从小就养成了沂蒙山人那种比较坚强的性格,无论遇到什么困难都不怕,考研不顺利,到国外读研究生不顺利,但都克服了一般人难以克服的困难,以积极向上的态度面对生活,直至走到今天。”
“7-11教授”
在接受媒体采访时,薛其坤多次称自己是“711教授”,即早上7点到实验室,晚上11点离开,这种工作节奏从他读研时便伴随他多年。
在读研期间,薛其坤没有得出一套能够支撑论文的数据,又前往日本东北大学金属研究所求学。导师樱井利夫以严厉著称,实验室号称“7-11实验室”:早上7点得到,晚上11点之前不许离开。因为语言不通,听不懂导师的指令,他经常受到严厉指责。“每天就是三件事:吃饭、睡觉、搞科研,有的时候困得坐在马桶上都能睡着。”
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 薛其坤(左一)在日本求学期间与导师樱井利夫(左二)合影 图片来源:央视新闻
勤奋为桨、信念为帆,这艘“小船”奋楫向前。在化合物半导体砷化镓和氮化镓的一些基本规律方面,薛其坤做出了世界领先的科研突破,也是日本东北大学近三十年里最重要的成果。
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 薛其坤在日本东北大学学习工作
清华大学物理系副教授冯硝是薛其坤的学生,在她记忆中,老师只要泡在实验室,就不敢浪费任何一点时间。“薛老师给我们打过比方,实验室里面无论是扫描隧道显微镜,还是一些输运测量设备,都需要一个极低温的环境,这个环境是需要用液氮和液氦来维持的,液氮的价格可能还便宜一点,几块钱一升,但是液氦就很贵,几百块钱一升,消耗的资源是非常大的。要再不珍惜这样的实验条件,他会非常痛心。”
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 薛其坤在实验室
在薛其坤眼里,这个世界一流的实验室里每台昂贵的仪器都是来自国家的支持,也是老百姓的支持。他要对得起这份支持。
“小船”驶向世界科学的汪洋大海
2012年10月的一个晚上,清华大学实验室中传出震惊国际物理学界的消息——薛其坤带领科研团队历经4年,对1000余个仅有5纳米厚的原子级样品进行系统研究,终于获得了一种磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜,通过实验在世界范围内首次实现了量子反常霍尔效应。
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 薛其坤与量子反常霍尔效应研究团队部分成员
如何解释这个复杂的科学概念?薛其坤举了个形象的例子,在材料中,电子从一个地方到另一个地方,是不知道走哪条路的,它没有感情。量子反常霍尔效应就是不同于量子霍尔效应,不需要外加磁场这个条件下,电子仍然能像高速公路的汽车一样高度有序、一往直前运动的这么一个规律。
量子反常霍尔效应是凝聚态物理中的一个重要量子效应。长期以来,使其“现身”并实现实验观测的难度极大,这是许多研究者奋力追寻的科学目标。2012年底,经过2个月的多次重复验证,团队得出了成功的实验数据,成果于2013年3月发表在《科学》杂志上。物理学家杨振宁评价说,这是“第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文”。
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“谁率先取得突破,谁就将在后续的研究和应用中占得先机。”2015年,团队首次观测到量子反常霍尔效应的零电导平台;2017年,团队将量子反常霍尔效应的观测温度提高了一个数量级,并首次实现量子反常霍尔效应多层结构;2018年,团队与合作者首次发现一种内禀磁性拓扑绝缘体,开启了国际上一个热点研究方向……
此次获得国家最高科学技术奖,薛其坤感到无比光荣。“这充分体现了党和国家对科技工作者的高度重视和亲切关怀,我深受鼓舞,感到无上的光荣。这份荣誉不仅属于我个人,也属于我们清华的团队,属于所有爱国奉献、努力拼搏的广大科技工作者。”
谈到接下来的攻关计划,薛其坤表示主要有两大方向,其一是沿着拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的方向走下去,努力在更高温度下实现量子反常霍尔效应,这将有利于量子反常霍尔效应的应用。其二将继续瞄准高温超导方向,组织团队全力攻关,在一些新的领域争取新的突破。
山一程,水一程,这艘“小船”将带领着团队,不断驶向世界科学的汪洋大海。
现代快报/现代+记者 史童歌 综合
图片来源:清华大学官网