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薛其坤获国家最高科学技术奖:从沂蒙山区驶出的“小船”驶向凝聚态物理之巅

薛其坤获国家最高科学技术奖:从沂蒙山区驶出的“小船”驶向凝聚态物理之巅
2024年06月24日 13:30 海报新闻

  海报新闻记者 金立红 整理报道

  2023年度国家最高科学技术奖6月24日在京揭晓,中国科学院院士、清华大学教授薛其坤院士获得中国科技界崇高荣誉。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……今天,61岁的薛其坤获得国家最高科学技术奖,成为国家最高科学技术奖史上最年轻的获奖者。

  他是从沂蒙山出来的孩子

  薛其坤院士是凝聚态物理领域著名科学家,取得多项引领性的重要科学突破。他率领团队首次实验观测到量子反常霍尔效应,在国际上产生重大学术影响;在异质结体系中发现界面增强的高温超导电性,开启了国际高温超导领域的全新研究方向。

  “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。”荣誉满身的薛其坤始终未忘记故乡,他说“沂蒙山里出来的孩子,不怕挫折”。

  在他上小学时,就埋下了当科学家的种子。通过学习,他知道了牛顿、爱因斯坦等科学家。他渴望走出山区,想成为一名科学家给社会带来巨大的福祉。

  后来,薛其坤高考物理考了99分(满分100分),被山东大学光学系激光专业成功录取,但考研究生的挫折及随后读博的打击让他“始料未及”。

  考研3次读博7年,薛其坤曾在多个场合提及他的考研经历。大学毕业,第一次考研究生,高等数学39分,惜败。毕业后,他到曲阜师范大学教书,再次考研,再次失败。直到1987年,他才终于考上研究生,进入中国科学院大学物理研究所凝聚态物理专业学习。

  要为国家的强大做点贡献

  一路攀登高峰,薛其坤的脚步始终没有停下。1994年他获得中国科学院物理研究所获理学博士学位,之后前往日本东北大学金属材料研究所工作。但国外的正式职位并没有让他安心,“我始终无法踏实下来,即使去买家具,也不愿意买太好的”。他始终惦念着回来报效祖国。

  一周工作6天,早上7点来实验室,晚上11点之前不许离开。薛其坤对那段岁月记忆犹新:“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。”

  除了体力和毅力上的考验,语言不通则是精神上的折磨,但薛其坤凭借扎实功底和超常付出,取得了“7-11实验室”三十年来最大的科研成果,这是日本东北大学近三十年来最重要的成果。

  在36岁那年,机会来了。1998年,凭借出色的研究能力,在材料科学领域已颇有名气的他通过中国科学院人才引进计划回国,正式加入物理所工作。

  亲身感受到当时祖国和发达国家的差距后,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,他在国外的时间几乎每天早上7点就来到实验室,夜里11点才离开,因此他也被人称为“711先生”,直到现在他依旧保持着这一习惯。

  为了提升扫描隧道显微镜的观测效果,他曾亲手制作一千多个扫描探针针尖;为了赶实验进度,他曾深夜出差回来就直接赶往实验室。

  “小船”驶向凝聚态物理之巅

  2008年,华裔物理学家张首晟提出了在磁性拓扑绝缘体中实验量子反常霍尔效应的方向。但要找到合适的材料,充满巨大挑战,能否在这种材料中观测到量子反常霍尔效应,何时能观测到,谁也不知道,这是一项很可能终其一生都无法完成的项目。

  但是,薛其坤义无反顾地选择了去攀登这座山峰。

  薛其坤的团队用来实验的样品,是用原子一层一层铺上去的。5纳米的厚度,相当于头发丝的十万分之一,每制备一个都非常不易。4年的时间,他们前后制备了一千多个样品,经历了无数次的失败。每次失败后,薛其坤再次带领团队改进样品、创新方法;又失败了,再改进、再创新。

  “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,先后制备测量一千多个样品,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。

  薛其坤回忆,得出最终数据的那天,他带了两瓶香槟,和团队成员一起庆祝这见证“奇迹的时刻”。这一成果在美国《科学》杂志上发表,并在国际物理学界产生重要影响。

  高温超导机理则是薛其坤团队想要攻克的另一个难题。2012年,薛其坤带领清华大学物理系研究团队发现了单层铁硒与钛酸锶衬底结合而产生出的界面高温超导。这一发现挑战了主流共识。

  “当时确实有一些质疑的声音,而且我们团队不是做高温超导的,没有这方面基础,别人对我们的资历也有些质疑,发论文都很难,有时候跟审稿人要‘斗争’好几年。”薛其坤回忆,“好在,大家都坚持下来了。”

  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。”

  盛名之下,薛其坤有着自己的坚持:作为科学家更应该追求对知识、对科学的崇拜,而不是奖项。“要挑战国际上的权威,做科研需要持批判的态度,坚定自己的方向,才能把工作继续往前推进。”薛其坤说。

  如今,这艘来自沂蒙山的“小船”在漫长而艰辛的探索中,终于驶向凝聚态物理之巅。

  资料来源:清华新闻网、中国教育报等

  责编:陈凤祁

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