首次觀測到量子反常霍爾效應(yīng)、首次發(fā)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)界面高溫超導(dǎo)電性……他用一個(gè)個(gè)重量級科學(xué)發(fā)現(xiàn)，助力我國量子科學(xué)研究躋身世界第一梯隊(duì)。

6月24日，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授薛其坤站上了2023年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎的領(lǐng)獎臺。

一路奮進(jìn)，他始終把服務(wù)國家作為最高追求。“要為國家的強(qiáng)大做點(diǎn)貢獻(xiàn)！”年過花甲，他樸素的話語依然擲地有聲。

薛其坤肖像 新華社記者 金立旺 攝

搶抓機(jī)遇 “力爭取得引領(lǐng)性的原創(chuàng)成果”

清華大學(xué)，薛其坤團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室仿佛一個(gè)科幻世界，復(fù)雜的管線連接著一臺臺實(shí)驗(yàn)儀器，組成一套超高真空互聯(lián)系統(tǒng)。這個(gè)量子材料精密制備和調(diào)控平臺，是探索量子世界的“實(shí)驗(yàn)利器”。

量子科技是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。量子反常霍爾效應(yīng)，被認(rèn)為是量子霍爾效應(yīng)家族最后一個(gè)重要成員，是探索更多量子奧秘的重要窗口，同時(shí)推動新一代低能耗電子學(xué)器件領(lǐng)域的發(fā)展。

在實(shí)驗(yàn)中觀測到量子反常霍爾效應(yīng)是多國科學(xué)家競逐的目標(biāo)。然而，量子反常霍爾效應(yīng)觀測難度極大，自1988年被理論預(yù)言之后的20多年里，國際物理學(xué)界沒有任何實(shí)質(zhì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。

“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。”對薛其坤而言，量子反常霍爾效應(yīng)就是這樣一個(gè)重大科研機(jī)遇。

“誰率先取得突破，誰就將在后續(xù)的研究和應(yīng)用中占得先機(jī)！”薛其坤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)分秒必爭，歷經(jīng)4年時(shí)間，先后制備測量1000多個(gè)樣品，破解一系列科學(xué)難題。終于在2012年底，他們在實(shí)驗(yàn)中觀測到量子反常霍爾效應(yīng)。

6月13日，薛其坤在清華大學(xué)的辦公室里。新華社發(fā)（李派 攝）

世界首次！這項(xiàng)成果在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表后，諾貝爾獎獲得者楊振寧說：“這是從中國實(shí)驗(yàn)室里，第一次發(fā)表出了諾貝爾獎級的物理學(xué)論文！”

薛其坤和團(tuán)隊(duì)抓住的另一個(gè)重大科學(xué)機(jī)遇是高溫超導(dǎo)。超導(dǎo)是一個(gè)典型的宏觀量子現(xiàn)象，因巨大的應(yīng)用潛力而備受關(guān)注。尋找更多高溫超導(dǎo)材料是科學(xué)界孜孜以求的目標(biāo)。

經(jīng)過多年努力，2012年，薛其坤和團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了界面增強(qiáng)的高溫超導(dǎo)電性，這是1986年銅氧化物高溫超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)以來，常壓下超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度最高的超導(dǎo)體，同時(shí)也為探究高溫超導(dǎo)機(jī)理開辟了全新途徑。

科學(xué)報(bào)國 “要為國家的強(qiáng)大做點(diǎn)貢獻(xiàn)”

“我們趕上了科學(xué)研究的黃金時(shí)代。現(xiàn)在，國家給我們創(chuàng)造了這么好的科研條件，我們應(yīng)該倍加珍惜，力爭取得更多‘從0到1’的突破。”薛其坤的大部分時(shí)間，都在辦公室或?qū)嶒?yàn)室里。

1992年起，他先后赴日本、美國學(xué)習(xí)和工作。在國外的8年里，“戀家”的他時(shí)刻沒有忘記祖國。親身感受到當(dāng)時(shí)祖國和發(fā)達(dá)國家的差距，他暗下決心，“要為國家的強(qiáng)大做點(diǎn)貢獻(xiàn)！”

為盡可能多地學(xué)習(xí)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，他幾乎每天早上7點(diǎn)就來到實(shí)驗(yàn)室，夜里11點(diǎn)才離開。這種習(xí)慣在他回國后一直保持至今。

為了提升掃描隧道顯微鏡的觀測效果，他曾親手制作1000多個(gè)掃描探針針尖；為了趕實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，他曾深夜出差回來就直接趕往實(shí)驗(yàn)室。

薛其坤在清華大學(xué)與研究團(tuán)隊(duì)的學(xué)生交流（2017年10月17日攝）。新華社發(fā)

發(fā)現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)和異質(zhì)結(jié)界面高溫超導(dǎo)電性后，榮譽(yù)、獎項(xiàng)接踵而至。薛其坤淡淡一笑：“成果的取得，得益于我國科技實(shí)力的持續(xù)壯大和基礎(chǔ)研究的長期深厚積累。榮譽(yù)屬于團(tuán)隊(duì)中的每一位研究者，更屬于國家。”

如今，薛其坤仍奮戰(zhàn)在科研第一線，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為解決高溫超導(dǎo)機(jī)理、高溫量子反常霍爾效應(yīng)和拓?fù)淞孔游飸B(tài)的應(yīng)用、拓?fù)淞孔佑?jì)算的實(shí)現(xiàn)等前沿科學(xué)問題持續(xù)攻關(guān)。

“遨游在世界科學(xué)的海洋，我始終是一艘從沂蒙山區(qū)駛出的小船。”他鄉(xiāng)音未改，初心依舊。

獎掖后學(xué) “要敢于挑戰(zhàn)重大科學(xué)難題”

“一談科研眼睛就放光”。在同事眼中，薛其坤“非常聰明”“物理直覺非常好”。但他時(shí)常勉勵年輕人，想在科學(xué)研究上取得成就，就要靠1%的天賦加99%的努力。

薛其坤在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展科研攻關(guān)的同時(shí)，也十分注重人才培養(yǎng)。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)遇到瓶頸，他熱情洋溢地給團(tuán)隊(duì)鼓勁打氣，和團(tuán)隊(duì)一起尋找解決途徑；各類學(xué)術(shù)交流中，他總能敏銳捕捉到有價(jià)值的研究方向，鼓勵年輕人大膽探索。

“要有學(xué)術(shù)自信”“要敢于挑戰(zhàn)重大科學(xué)難題”。他對科研的激情深深感染著身邊的人，鼓舞著青年人才。

如今，薛其坤的團(tuán)隊(duì)成員和學(xué)生中，已有1人當(dāng)選中國科學(xué)院院士，30余人次入選國家級人才計(jì)劃。

“在量子基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，無論研究水平，還是人才質(zhì)量，中國都達(dá)到了國際一流水平。”展望未來，薛其坤充滿信心：“中國必將在全球新一輪信息技術(shù)革命中貢獻(xiàn)重要力量。”（新華社記者張泉、顧天成）