為科學報國致力于探秘量子世界

2024年6月24日， 2023年度國家最高科學技術獎在北京揭曉，薛其坤院士獲得中國科技界崇高榮譽。薛其坤是凝聚態(tài)物理領域著名科學家，取得多項引領性的重要科學突破。他率領團隊首次實驗觀測到量子反?；魻栃?，在國際上產生重大學術影響；在異質結體系中發(fā)現(xiàn)界面增強的高溫超導電性，開啟了國際高溫超導領域的全新研究方向。他用一個個重量級科學發(fā)現(xiàn)，助力我國量子科學研究躋身世界第一梯隊。

沂蒙山里出來的孩子，不怕挫折

薛其坤院士1963年12月生于山東省臨沂市蒙陰縣高都鎮(zhèn)西峪村。薛其坤的家鄉(xiāng)蒙陰，有科學求索的傳統(tǒng)。蒙陰是我國東漢杰出的天文學家和數(shù)學家劉洪的故鄉(xiāng)，劉洪發(fā)明了珠算，還提出了月球運動不均勻性理論，被后世尊為“算圣”。薛其坤的出生地高都鎮(zhèn)西峪村，只有村民476人，卻先后培養(yǎng)出1名院士、7名博士、14名碩士和30多名本科人才。如今這個村建設有蒙陰縣圖書館西峪分館，1000多冊藏書全天免費向村民開放；建成西峪青少年教育示范點，其中的知識改變命運展廳，重點介紹了薛其坤院士的經歷。

“沂蒙山里出來的孩子，不怕挫折?！毖ζ淅な且粋€山村少年，在他上小學時，就埋下了當科學家的種子。通過讀書學習，他知道了牛頓、愛因斯坦等科學家。他渴望走出山區(qū)，夢想著成為一名科學家給社會創(chuàng)造巨大財富。在蒙陰這座沂蒙山區(qū)閉塞的小縣城，薛其坤高考時物理考了99分（滿分100分），以優(yōu)異的成績被山東大學光學系激光專業(yè)成功錄取，但大學畢業(yè)后，考研究生的挫折及隨后讀博的打擊讓他始料未及。

考研3次讀博7年，薛其坤曾在多個場合提及他的考研經歷。第一次考研究生，高等數(shù)學39分，惜敗。后來，他到曲阜師范大學教書，再次考研，再次失敗。直到1987年，他才終于考上研究生，進入中國科學院物理研究所凝聚態(tài)物理專業(yè)學習。這些挫折沒有打倒這個來自沂蒙山區(qū)的孩子，反而讓薛其坤擁有更強大的抗打擊能力，也讓他經受住了科研路上的挑戰(zhàn)。碩士畢業(yè)后，薛其坤選擇繼續(xù)讀博。恰好其導師陸華老師得到了一個與日本東北大學金屬材料研究所聯(lián)合培養(yǎng)的機會，這是日本最古老的大學附屬研究所。在這里，薛其坤迎來了人生中最困難的時刻。

在日本東BH12fpnrK3VaL3+7dKR1rA==北大學金屬材料研究所讀博，一周工作6天，早上7點來實驗室，晚上11點之前不許離開。薛其坤對那段歲月記憶猶新：“每天就是三件事，吃飯、睡覺、搞科研。有的時候困得坐在馬桶上都能睡著?！背梭w力和毅力上的考驗，語言不通則是精神上的折磨，但薛其坤憑借扎實功底和超常付出，取得了“7-11實驗室”30年來最大的科研成果。

從此之后，薛其坤開始在國際物理界嶄露頭角。36歲那年，機會來了。1998年，憑借出色的研究能力，在材料科學領域已頗有名氣的他通過中國科學院“百人計劃”回國，正式加入物理所工作。2005年當選為中國科學院院士。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后，薛其坤和團隊終于成功地在實驗上觀測到了量子反常霍爾效應，這一發(fā)現(xiàn)被視為全球基礎研究領域的重要科學發(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)物理研究引領了新的方向。

因為量子反常霍爾效應這項重要的科學發(fā)現(xiàn)，薛其坤迎來了人生的高光時刻。2014年，榮獲何梁何利科學與技術成就獎；2016年，榮獲未來科學大獎物質科學獎；2020年，榮獲菲列茲7il5Svw6y6jwJ2DKXGG1jA==·倫敦獎，成為首個獲得這一榮譽的中國科學家；2023年，榮獲巴克利獎，成為首位中國籍獲獎者；2024年，榮獲2023年度國家最高科學技術獎。薛其坤有著自己的堅持：作為科學家更應該追求對知識、對科學的崇拜，而不是獎項?！耙魬?zhàn)國際上的權威，做科研需要持批判的態(tài)度，堅定自己的方向，才能把工作繼續(xù)往前推進。”薛其坤說。

在尖端科學領域逐夢，才會感到快樂

登山至峰者不忘其根，這正是薛其坤這位沂蒙赤子堅韌不拔的精神。他曾經不止一次說過：“作為一個從山村走出來的學子，無論走到哪個角落、取得何種成就，始終難忘西峪村的一草一木，是家鄉(xiāng)的一方水土和尚學的傳統(tǒng)賦予了我前行的力量。”這位山東籍院士，以其頑強的精神和卓越的科研成就，為國家的科技進步作出了重要貢獻。

而在此之前，薛其坤院士獲得國際凝聚態(tài)物理領域的最高獎巴克利獎，成為70年以來首位中國籍的獲獎者。榮譽滿身的薛其坤自稱是“一艘從沂蒙山區(qū)駛出的小船”，他正在量子凝聚態(tài)物理領域遠航。作為國內頂尖的物理學家，薛其坤始終沒有放下科研夢想，目前他和團隊還在攻克兩個方向：一個是探索量子反?；魻栃捌溆嘘P的量子態(tài)在拓撲量子計算等方面的應用，另一個是高溫超導機理研究。身兼多職，薛其坤似乎從無疲憊之感，他認為自己只有在尖端科學領域逐夢，才會感到快樂和幸福。

在清華大學，薛其坤團隊的實驗室仿佛是一個科幻世界，復雜的管線連接著一臺臺實驗儀器，組成一套超高真空互聯(lián)系統(tǒng)。這個量子材料精密制備和調控平臺，是探索量子世界的實驗利器。量子科技是新一輪科技革命和產業(yè)變革的前沿領域。量子反?；魻栃徽J為是量子霍爾效應家族最后一個重要成員，是探索更多量子奧秘的重要窗口，同時推動新一代低能耗電子學器件領域的發(fā)展。在實驗中觀測到量子反?；魻栃嵌鄧茖W家競逐的目標。然而，量子反?；魻栃^測難度極大，自1988年被理論預言之后的20多年里，國際物理學界沒有任何實質性實驗進展。

“做基礎研究，要把握世界科學前沿的主流發(fā)展方向。當重大科研機遇出現(xiàn)時，我們一定要抓住機遇，力爭取得引領性的原創(chuàng)成果，助力國家科技水平不斷提升?！睂ρζ淅ざ?，量子反常霍爾效應就是這樣一個重大科研機遇?！罢l率先取得突破，誰就將在后續(xù)的研究和應用中占得先機！”薛其坤帶領團隊分秒必爭，歷經4年時間，先后制備測量1000多個樣品，破解一系列科學難題，終于在一次次的實驗中觀測到量子反?；魻栃?。這項成果在國際學術期刊《科學》發(fā)表后，諾貝爾獎獲得者楊振寧說：“這是從中國實驗室里，第一次發(fā)表出了諾貝爾獎級的物理學論文，而且是世界首次！”

薛其坤和團隊抓住的另一個重大科學機遇是高溫超導。超導是一個典型的宏觀量子現(xiàn)象，因巨大的應用潛力而備受關注。而尋找更多高溫超導材料也是科學界孜孜以求的目標。經過多年努力，2012年，薛其坤和團隊首次發(fā)現(xiàn)了界面增強的高溫超導電性，這是1986年銅氧化物高溫超導體被發(fā)現(xiàn)以來，常壓下超導轉變溫度最高的超導體，同時也為探究高溫超導機理開辟了全新途徑。

發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃彤愘|結界面高溫超導電性后，榮譽、獎項接踵而至。薛其坤淡淡一笑：“成果的取得，得益于我國科技實力的持續(xù)壯大和基礎研究的長期深厚積累。榮譽屬于團隊中的每一位研究者，更屬于國家。”如今，薛其坤仍奮戰(zhàn)在科研第一線，帶領團隊為解決高溫超導機理、高溫量子反?；魻栃屯負淞孔游飸B(tài)的應用、拓撲量子計算的實現(xiàn)等前沿科學問題持續(xù)攻關。

用更多的科研突破回報祖國，是最高的追求

薛其坤的科研之路充滿了挑戰(zhàn)與堅持。薛其坤說：“我從小就造就的咱們沂蒙山區(qū)人民那種比較‘皮實’、比較堅強的性格和人生態(tài)度，使我一路走來沒有被打趴下，很順利地越過了一個個的小坎，走到了今天。我是個幸運兒，趕上了中國教育、科技包括人才發(fā)展的黃金時期，能趕上這樣一個時代，還能到清華大學當老師，對我來講是一個無窮的鼓勵，所以碰到一點小困難，在我面前都是小意思?！?/p>

“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”。但他時常勉勵年輕人，想在科學研究上取得成就，就要靠1%的天賦加99%的努力。薛其坤在帶領團隊開展科研攻關的同時，也十分注重人才培養(yǎng)?？茖W實驗遇到瓶頸，他熱情洋溢地給團隊鼓勁打氣，和團隊一起尋找解決途徑；各類學術交流中，他總能敏銳捕捉到有價值的研究方向，鼓勵年輕人大膽探索。他對科研的激情深深感染著身邊的人，鼓舞著青年人才。

在學生的眼中，薛其坤嚴慈相濟、沒有絲毫架子。培養(yǎng)學生的科學精神，他極其嚴厲、認真，對學生的要求到了近乎苛刻的地步：要把燒杯洗到自己以為最干凈的程度；進組五六年之后，操作大型的物理實驗儀器要像騎自己的自行車一樣，閉著眼都能騎；寫報告時，不能有一個標點符號的錯誤。薛其坤認為，物理實驗的成功建立在扎實的基本功之上?！斑@有兩個好處：一是有科研機會來的時候，你有足夠的技術水平去爭取它；二是在掌握大量實驗數(shù)據(jù)的基礎上，通過仔細分析數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律，訓練科學眼光。”如今，薛其坤的團隊成員和學生中，已有1人當選中國科學院院士，30余人次入選國家級人才計劃。“在量子基礎研究領域，無論研究水平，還是人才質量，中國都達到了國際一流水平?！闭雇磥?，薛其坤充滿信心：“中國必將在全球新一輪信息技術革命中貢獻重要力量?！?/p>

一路奮進，薛其坤始終把服務國家作為最高追求。作為中國改革開放以來在基礎研究領域取得國際領先成就的科學家之一，薛其坤在凝聚態(tài)物理領域取得的突破性成果，對國際學術界產生了深遠影響。這些成就不僅推動了我國在相關科技領域的進步，也為全球科學的發(fā)展作出了重要貢獻。薛其坤堅信，中國會有越來越多引領國際發(fā)展的科學發(fā)現(xiàn)和成果涌現(xiàn)。