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「7-11」院士薛其坤:只要泡在实验室,不敢浪费任何一点时间

2024-06-26科学

6月24日,2023年度国家科学技术奖励揭晓,山东籍科学家薛其坤获国家最高科学技术奖。薛其坤是山东沂蒙人,山东大学光学1980级校友、中国科学院院士。薛其坤曾获得国家自然科学奖一等奖、菲列兹·伦敦奖、未来科学大奖、巴克利奖;他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,如今62岁的他获得国家最高科学技术奖,成为该奖2000年设立以来最年轻的获奖者。

「7-11」院士的拼搏精神

薛其坤1962年出生于山东省临沂市蒙阴县,家境贫寒,那时候读书不易,薛其坤珍惜学习的机会,在高考中,他的物理考了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」。这些挫折也让薛其坤拥有更强大的抗打击能力,在科研的道路上迎难而上、越挫越勇,不断攀登新的高峰。

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。第一次考研究生,高等数学39分,惜败。后来,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。

硕士毕业后,薛其坤选择继续读博。恰好其导师陆华老师得到了一个与日本东北大学金属材料研究所联合培养的机会,这是日本最古老的大学附属研究所。在这里,薛其坤迎来了人生中最困难的时刻。

薛其坤珍惜这次来之不易的机会,那一段时间,他都是一周工作6天,每天早7点到实验室埋头苦干,到了晚11点才离开,每天的节奏就是吃饭、睡觉、做实验,他克服语言障碍等困难,找准方向深入下去,并逐渐在自己研究的领域做出了不俗的成绩。薛其坤「7-11」的作息规律延续至今,只要泡在实验室,他不敢浪费任何一点时间,这也让他得名「7-11院士」的称号。

薛其坤(左一)在日本求学期间与导师樱井利夫(左二)合影。资料照片

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「百人计划」回国,正式加入物理所工作。

量子反常霍尔效应,被认为是量子霍尔效应家族最后一个重要成员,是探索更多量子奥秘的重要窗口,同时推动新一代低能耗电子学器件领域的发展。在实验中观测到量子反常霍尔效应是多国科学家竞逐的目标。然而,量子反常霍尔效应观测难度极大,自1988年被理论预言之后的20多年里,国际物理学界没有任何实质性实验进展。

「做基础研究,要把握世界科学前沿的主流发展方向。当重大科研机遇出现时,我们一定要抓住机遇,力争取得引领性的原创成果,助力国家科技水平不断提升。」对薛其坤而言,量子反常霍尔效应就是这样一个重大科研机遇。

「谁率先取得突破,谁就将在后续的研究和应用中占得先机!」薛其坤联合来自清华大学物理系、中国科学院物理研究所、美国斯坦福大学的多个研究组,组成攻关团队,向量子反常霍尔效应的实验实现发起冲击。薛其坤带领团队分秒必争,历经4年时间,先后制备测量1000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,成为「世界首次」。

该成果于2013年3月在美国【科学】(Science)杂志发表,被称为「凝聚态物理界一项里程碑式的工作」。这项重大基础物理学成果被诺贝尔物理奖获得者杨振宁称为是中国实验室里发表的第一次诺贝尔奖级的物理学论文。

追梦量子,向高温超导进击

这些年,薛其坤已经取得了诸多成绩,这也奠定了他在量子科学界的地位。2014年,他荣获何梁何利基金科学与技术成就奖;2016年,他荣获未来科学大奖-物质科学奖;2018年,他荣获2018年度国家自然科学奖项中唯一的一等奖;2020年,他荣获菲列兹·伦敦奖,成为首个获得这一荣誉的中国科学家。

2023年,他荣获巴克利奖。巴克利奖,被公认为是国际凝聚态物理领域的最高奖,旨在表彰在凝聚态物理领域作出卓越贡献的科学家。这是该奖自1953年授奖以来首次颁发给中国籍物理学家。

2017年10月17日,薛其坤在清华大学。新华社发

6月24日,2023年度国家最高科学技术奖揭晓,著名摄影测量与遥感学家李德仁院士和著名物理学家薛其坤院士获得中国科技界崇高荣誉。其中对薛其坤的介绍词是:薛其坤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。

薛其坤在清华大学的实验室。图源:央视新闻

国家科学技术奖是为了奖励在科学技术进步活动中做出突出贡献的公民、组织,包括国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖、中华人民共和国国际科学技术合作奖和国家最高科学技术奖五个奖项。其中,国家最高科学技术奖是中国科技界的最高荣誉,每年授予人数不超过两名。截至2020年度,共有35位杰出科学工作者获得国家最高科学技术奖。

在科研伙伴眼中,薛其坤有着过人的学术直觉与学术品位,能敏锐瞄准国际前沿,引领团队创新,实现技术飞跃。

作为国内顶尖的物理学家,薛其坤没有放下科研梦想,目前团队还在攻克两个方向:一是探索量子反常霍尔效应及其有关的量子态在拓扑量子计算等方面的应用,另一个是高温超导机理研究。

薛其坤充满期待地说:「如果我们把谜底揭开了,就有可能设计出高温超导材料,在室温下甚至更高温度下实现超导,从而实现超级电导现象,这将是对全人类的重要贡献。」

2024年6月13日,薛其坤在清华大学的办公室里。新华社发

有科学兴趣更要有理想

薛其坤对科学的态度是严谨的,但他也表示科研需要兴趣更需要理想。

当问及选择物理学专业的原因时,薛其坤曾回忆说,当初进入山东大学是出于对激光的好奇,而选择了进入物理领域,之后一直坚持,在这个领域深耕。科学研究之路非常艰苦,但是「争强好胜」的薛其坤在得出实验结果的喜悦中不断进步,从那时起他决定以实验室为家,投身于科学研究。

在总结自己的科研道路时,他认为打基础的过程都是很艰苦的,很少能有人对它真的有兴趣,但是人人都需要有理想,他的科研道路也是在小的成功中进步,在追求规律中实现理想。

2020年9月28日,薛其坤(中)参加清华大学「研传身教」主题微沙龙时,结合自身科研历程与学生进行交流。新华社发

「要为国家的强大做点贡献」是薛其坤常说的话。为了提升扫描隧道显微镜的观测效果,他曾亲手制作1000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。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。」

「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。」他乡音未改,初心依旧。

在薛其坤获得物理学界最高奖后,外界有关中国籍科学家正在「世界第一梯队」大放异彩的说法成为热门话题。薛其坤对该说法表示赞同。

「在基础研究方面,我国进入了第一梯队,特别是物理学的基础研究领域。我感觉在35岁上下的年轻人,不管是世界顶尖大学的年轻教授,还是国内比较好的大学的年轻教授,大家的水平基本都是在一个梯队。另外从成果来讲,因为物理学基础研究要靠学术杂志反映出来,我们发表文章的数量和质量也是和美国差不多的。不论是人才质量和规模,还是学术产出质量和规模,我们可以说都是在‘第一方阵’或者叫‘第一梯队’。」薛其坤说。

薛其坤指导研究团队学生。

目前,薛其坤的团队里已经走出了一大批在量子科技领域具有国际水准的优秀青年人才,持续为中国的科技事业高质量发展贡献着智慧与力量。

薛其坤在接受媒体采访中为年轻科研者们提供了几点建议。他认为,科研工作者们不论是从事基础研究还是应用研究,基本理论、基础知识都要牢固掌握好;对实验工具的运用,一定要做到比较娴熟或者是炉火纯青;要有一个解决问题的强大愿望,保持探索科学的好奇心,带着强烈的兴趣和目标去做研究。

「我们中国青年要为中国的强大、家园的富强做贡献,也希望他们把国家命运和自己的幸福、对事业的追求,密切结合在一起。我觉得这也是最重要的一点。」薛其坤说。

薛其坤在实验室。

薛其坤简历

公开资料显示,薛其坤,男,汉族,1962年12月生,山东蒙阴人,1984年9月参加工作,中共党员,理学博士,教授,中国科学院院士。现任南方科技大学党委副书记、校长。薛其坤是国际著名实验物理学家,主要研究方向为扫描隧道显微学、分子束外延、拓扑绝缘量子态和高温超导电性等。

1980年9月至1984年7月在山东大学光学系激光专业本科学习,获理学学士学位;

1984年9月至1987年7月在曲阜师范大学物理系任教;

1987年9月至1990年7月在中国科学院物理研究所凝聚态物理专业研究生学习,获理学硕士学位;

1990年9月至1994年7月在中国科学院物理研究所凝聚态物理专业研究生学习,获理学博士学位;

1992年至1999年先后在日本东北大学金属材料研究所和美国北卡罗来纳州立大学物理系学习和工作;

1999年8月至2007年7月任中国科学院物理研究所研究员;

1999年9月至2005年9月任中国科学院表面物理国家重点实验室主任;

2005年5月到清华大学物理系工作,历任物理系副主任、理学院院长、物理系主任;

2011年至2016年任清华大学低维量子物理国家重点实验室主任;

2013年3月至2013年5月任清华大学校长助理、科研院院长;

2013年5月至2020年11月任清华大学党委常委、副校长;

2017年12月任北京量子信息科学研究院院长;

2020年11月,任南方科技大学党委副书记、校长。