北京時間2023年10月24日,美國物理學會(American Physical Society)宣布中國科學院院士、清華大學教授南方科技大學校長薛其坤獲得2024年度的巴克利獎(2024 Oliver E. Buckley Condensed Matter Physics Prize),這是該獎自1953年首次授獎以來首次頒發(fā)給中國籍物理學家。
巴克利獎被公認為是國際凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的最高獎,旨在表彰在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域作出卓越貢獻的科學家。
薛其坤和美國哈佛大學教授Ashvin Vishwanath共同憑借“對具有拓撲能帶結(jié)構(gòu)的材料的集體電子性質(zhì)的開創(chuàng)性理論和實驗研究(groundbreaking theoretical and experimental studies on the collective electronic properties of materials that reflect topological aspects of their band structure)”獲獎。
憑借拓撲絕緣體研究和在拓撲絕緣體中發(fā)現(xiàn)量子反?;魻栃?yīng)的創(chuàng)新突破,薛其坤成為巴克利獎授獎70年來首位中國籍的獲獎?wù)摺?/span>
攀更高峰 創(chuàng)“里程碑”
巴克利獎的授予,是國際物理學界對薛其坤和他所率領(lǐng)的研究團隊多年來在拓撲絕緣體及量子反?;魻栃?yīng)相關(guān)領(lǐng)域持續(xù)深耕、銳意創(chuàng)新,并取得不凡成果的進一步高度認可。
中國基礎(chǔ)科學研究所取得的重大進步、中國科學家所作出的具有重大突破意義的研究成果,已然踏入世界舞臺中央,在科學發(fā)展的“第一梯隊”大放異彩。
量子反常霍爾效應(yīng)的實驗發(fā)現(xiàn)的最終測量樣品和數(shù)據(jù)
量子反?;魻栃?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”并實現(xiàn)實驗觀測難度極大,是無數(shù)研究者奮力追尋而不得的科學目標。
2009年起,薛其坤聯(lián)合來自清華大學物理系、中國科學院物理研究所、美國斯坦福大學的多個研究組,組成攻關(guān)團隊,一起從拓撲絕緣體研究方向嘗試攀登這座科學高峰。
2012年底,在克服了一道又一道難關(guān)后,薛其坤和團隊終于成功地在實驗上觀測到了量子反?;魻栃?yīng),成為“世界首次”!
該成果于2013年3月在美國《科學》(Science)雜志發(fā)表,審稿人予以高度評價,稱之為“凝聚態(tài)物理界一項里程碑式的工作”。
薛其坤與研究團隊部分成員
這一中國科學家在實驗上獨立觀測到的重要物理現(xiàn)象,被視為全球基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重要科學發(fā)現(xiàn),是世界物理學界最為重要的實驗進展之一,為后續(xù)國際凝聚態(tài)物理研究引領(lǐng)了新的方向。
近年,國內(nèi)外多支研究團隊在此基礎(chǔ)上取得了新的突破,中國智慧的光芒在人類科學發(fā)展的歷程之中靜靜閃耀。
而在應(yīng)用領(lǐng)域,量子反?;魻栃?yīng)及其無耗散邊緣態(tài),又將可能在未來被用于發(fā)展新一代的低能耗電子學器件,解決一系列瓶頸問題。
薛其坤與研究團隊學生交流
登上一座高峰,只是下一段攻關(guān)跋涉的開始。過去十年間,薛其坤和研究團隊對物質(zhì)世界的探索從未停止,他們不斷嘗試提高觀測溫度、積極尋找新材料并取得了重要進展,同時將推動實驗成果進入應(yīng)用領(lǐng)域作為目標,力求助力國家信息技術(shù)革新。
“成果的取得,得益于改革開放以來國家科技實力的持續(xù)壯大和基礎(chǔ)科學研究的長期深厚積累。這一榮譽,屬于團隊當中的每一位研究者,更屬于國家。”薛其坤堅信,我國會有越來越多引領(lǐng)國際發(fā)展的科學發(fā)現(xiàn)和成果涌現(xiàn)。
立自強志 逐“中國夢”
薛其坤有過很多“稱號”——
他是2016年未來科學大獎“物質(zhì)科學獎”、2020年度菲列茲·倫敦獎等世界級科學大獎的獲得者;
他曾在接受媒體采訪時謙遜地自比為“一艘從沂蒙山區(qū)駛出的小船”,也曾因從早上7點開始即在實驗室埋首工作,晚上11點方才離開而被稱為“7-11先生”。
如今,薛其坤更是身兼科學研究、人才培養(yǎng)、行政事務(wù)等多項職務(wù),一天的工作時間要比昔日的“7-11”更長。但其中始終沒有改變的,是他在科學研究中探究謎題、滿足好奇所獲得的精神享受與純粹幸福。
薛其坤在清華大學物理系辦公
拓撲量子物理之外,清華大學物理系的另一個重要研究方向是高溫超導。
超導和高溫超導領(lǐng)域同樣受到百余年來數(shù)代物理學家的持續(xù)關(guān)注,其研究推動了人類對自然界特別是電阻傳輸方面規(guī)律的深刻理解,但也遺留有許多在物理學領(lǐng)域至今仍然懸而未決的世紀難題。
2012年,薛其坤帶領(lǐng)清華大學物理系研究團隊發(fā)現(xiàn)了單層鐵硒與鈦酸鍶襯底結(jié)合而衍生出的界面高溫超導。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了主流共識,并在2021年發(fā)表論文進一步提出獨有創(chuàng)新觀點。在高溫超導機理研究中取得新的中國發(fā)現(xiàn),是薛其坤和研究團隊下一步的科學目標。
2023年,清華大學物理系張定、薛其坤研究團隊和合作者在高溫超導機理研究中取得重要進展
無論是在世界范圍內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)拓撲物質(zhì)中的量子反?;魻栃?yīng),還是在世界難題面前勇于提出與主流觀點相悖的觀點,薛其坤和研究團隊探尋物質(zhì)世界的初心從未動搖。
“清華大學以價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授‘三位一體’的教育底色,同樣體現(xiàn)在我們的研究團隊當中。”扎實的理論功底、過硬的實驗技術(shù)、嚴謹?shù)难芯窟^程,以及勇于“坐冷板凳”和質(zhì)疑“國際共識”的堅定信念,正是他們挑戰(zhàn)世界性科學難題并書寫中國答卷的底氣。
“如果能夠回到2013年成果發(fā)表的那一刻,您想對當時的自己說上怎樣的一句話?”
“我會說……自強不息!”
天行健,君子以自強不息。薛其坤勉勵自己,也呼吁全體中國科學家,要始終面向國家重大需求,以基礎(chǔ)研究助力技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)更新、推動社會進步和人民幸福;要始終面向世界科技前沿,以不懈努力為世界科學發(fā)展貢獻中國智慧,在國際頂級的學術(shù)舞臺上奏響屬于中國人的科學強音!
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