當前位置: 華文世界 > 科學

「7-11」院士薛其坤:只要泡在實驗室,不敢浪費任何一點時間

2024-06-26科學

6月24日,2023年度國家科學技術獎勵揭曉,山東籍科學家薛其坤獲國家最高科學技術獎。薛其坤是山東沂蒙人,山東大學光學1980級校友、中國科學院院士。薛其坤曾獲得國家自然科學獎一等獎、菲列茲·倫敦獎、未來科學大獎、巴克利獎;他35歲當教授,42歲成為中國科學院最年輕的院士之一,50歲攻克量子世界難題,如今62歲的他獲得國家最高科學技術獎,成為該獎2000年設立以來最年輕的獲獎者。

「7-11」院士的拼搏精神

薛其坤1962年出生於山東省臨沂市蒙陰縣,家境貧寒,那時候讀書不易,薛其坤珍惜學習的機會,在高考中,他的物理考了99分(滿分100分),被山東大學光學系激光專業成功錄取,但考研究生的挫折及隨後讀博的打擊讓他「始料未及」。這些挫折也讓薛其坤擁有更強大的抗打擊能力,在科研的道路上迎難而上、越挫越勇,不斷攀登新的高峰。

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,高等數學39分,惜敗。後來,他到曲阜師範大學教書,再次考研,再次失敗。直到1987年,他才終於考上研究生,進入中國科學院大學物理研究所凝聚態物理專業學習。

碩士畢業後,薛其坤選擇繼續讀博。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合培養的機會,這是日本最古老的大學附屬研究所。在這裏,薛其坤迎來了人生中最困難的時刻。

薛其坤珍惜這次來之不易的機會,那一段時間,他都是一周工作6天,每天早7點到實驗室埋頭苦幹,到了晚11點才離開,每天的節奏就是吃飯、睡覺、做實驗,他克服語言障礙等困難,找準方向深入下去,並逐漸在自己研究的領域做出了不俗的成績。薛其坤「7-11」的作息規律延續至今,只要泡在實驗室,他不敢浪費任何一點時間,這也讓他得名「7-11院士」的稱號。

薛其坤(左一)在日本求學期間與導師櫻井利夫(左二)合影。資料照片

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透過中國科學院「百人計劃」回國,正式加入物理所工作。

量子反常霍爾效應,被認為是量子霍爾效應家族最後一個重要成員,是探索更多量子奧秘的重要視窗,同時推動新一代低能耗電子學器件領域的發展。在實驗中觀測到量子反常霍爾效應是多國科學家競逐的目標。然而,量子反常霍爾效應觀測難度極大,自1988年被理論預言之後的20多年裏,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展方向。當重大科研機遇出現時,我們一定要抓住機遇,力爭取得引領性的原創成果,助力國家科技水平不斷提升。」對薛其坤而言,量子反常霍爾效應就是這樣一個重大科研機遇。

「誰率先取得突破,誰就將在後續的研究和套用中占得先機!」薛其坤聯合來自清華大學物理系、中國科學院物理研究所、美國史丹福大學的多個研究組,組成攻關團隊,向量子反常霍爾效應的實驗實作發起沖擊。薛其坤帶領團隊分秒必爭,歷經4年時間,先後制備測量1000多個樣品,破解一系列科學難題。終於在2012年底,他們在實驗中觀測到量子反常霍爾效應,成為「世界首次」。

該成果於2013年3月在美國【科學】(Science)雜誌發表,被稱為「凝聚態物理界一項裏程碑式的工作」。這項重大基礎物理學成果被諾貝爾物理獎獲得者楊振寧稱為是中國實驗室裏發表的第一次諾貝爾獎級的物理學論文。

追夢量子,向高溫超導進擊

這些年,薛其坤已經取得了諸多成績,這也奠定了他在量子科學界的地位。2014年,他榮獲何梁何利基金科學與技術成就獎;2016年,他榮獲未來科學大獎-物質科學獎;2018年,他榮獲2018年度國家自然科學獎項中唯一的一等獎;2020年,他榮獲菲列茲·倫敦獎,成為首個獲得這一榮譽的中國科學家。

2023年,他榮獲巴克利獎。巴克利獎,被公認為是國際凝聚態物理領域的最高獎,旨在表彰在凝聚態物理領域作出卓越貢獻的科學家。這是該獎自1953年授獎以來首次頒發給中國籍物理學家。

2017年10月17日,薛其坤在清華大學。新華社發

6月24日,2023年度國家最高科學技術獎揭曉,著名攝影測量與遙感學家李德仁院士和著名物理學家薛其坤院士獲得中國科技界崇高榮譽。其中對薛其坤的介紹詞是:薛其坤是凝聚態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常霍爾效應,在國際上產生重大學術影響;在異質結體系中發現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。

薛其坤在清華大學的實驗室。圖源:央視新聞

國家科學技術獎是為了獎勵在科學技術進步活動中做出突出貢獻的公民、組織,包括國家自然科學獎、國家技術發明獎、國家科學技術進步獎、中華人民共和國國際科學技術合作獎和國家最高科學技術獎五個獎項。其中,國家最高科學技術獎是中國科技界的最高榮譽,每年授予人數不超過兩名。截至2020年度,共有35位傑出科學工作者獲得國家最高科學技術獎。

在科研夥伴眼中,薛其坤有著過人的學術直覺與學術品位,能敏銳瞄準國際前沿,引領團隊創新,實作技術飛躍。

作為國內頂尖的物理學家,薛其坤沒有放下科研夢想,目前團隊還在攻克兩個方向:一是探索量子反常霍爾效應及其有關的量子態在拓撲量子計算等方面的套用,另一個是高溫超導機理研究。

薛其坤充滿期待地說:「如果我們把謎底揭開了,就有可能設計出高溫超導材料,在室溫下甚至更高溫度下實作超導,從而實作超級電導現象,這將是對全人類的重要貢獻。」

2024年6月13日,薛其坤在清華大學的辦公室裏。新華社發

有科學興趣更要有理想

薛其坤對科學的態度是嚴謹的,但他也表示科研需要興趣更需要理想。

當問及選擇物理學專業的原因時,薛其坤曾回憶說,當初進入山東大學是出於對激光的好奇,而選擇了進入物理領域,之後一直堅持,在這個領域深耕。科學研究之路非常艱苦,但是「爭強好勝」的薛其坤在得出實驗結果的喜悅中不斷進步,從那時起他決定以實驗室為家,投身於科學研究。

在總結自己的科研道路時,他認為打基礎的過程都是很艱苦的,很少能有人對它真的有興趣,但是人人都需要有理想,他的科研道路也是在小的成功中進步,在追求規律中實作理想。

2020年9月28日,薛其坤(中)參加清華大學「研傳身教」主題微沙龍時,結合自身科研歷程與學生進行交流。新華社發

「要為國家的強大做點貢獻」是薛其坤常說的話。為了提升掃描隧道顯微鏡的觀測效果,他曾親手制作1000多個掃描探針針尖;為了趕實驗進度,他曾深夜出差回來就直接趕往實驗室。發現量子反常霍爾效應和異質結界面高溫超導電性後,榮譽、獎項接踵而至。薛其坤淡淡一笑:「成果的取得,得益於中國科技實力的持續壯大和基礎研究的長期深厚積累。榮譽屬於團隊中的每一位研究者,更屬於國家。」

「遨遊在世界科學的海洋,我始終是一艘從沂蒙山區駛出的小船。」他鄉音未改,初心依舊。

在薛其坤獲得物理學界最高獎後,外界有關中國籍科學家正在「世界第一梯隊」大放異彩的說法成為熱門話題。薛其坤對該說法表示贊同。

「在基礎研究方面,中國進入了第一梯隊,特別是物理學的基礎研究領域。我感覺在35歲上下的年輕人,不管是世界頂尖大學的年輕教授,還是國內比較好的大學的年輕教授,大家的水平基本都是在一個梯隊。另外從成果來講,因為物理學基礎研究要靠學術雜誌反映出來,我們發表文章的數量和質素也是和美國差不多的。不論是人才質素和規模,還是學術產出質素和規模,我們可以說都是在‘第一方陣’或者叫‘第一梯隊’。」薛其坤說。

薛其坤指導研究團隊學生。

目前,薛其坤的團隊裏已經走出了一大批在量子科技領域具有國際水準的優秀青年人才,持續為中國的科技事業高質素發展貢獻著智慧與力量。

薛其坤在接受媒體采訪中為年輕科研者們提供了幾點建議。他認為,科研工作者們不論是從事基礎研究還是套用研究,基本理論、基礎知識都要牢固掌握好;對實驗工具的運用,一定要做到比較嫻熟或者是爐火純青;要有一個解決問題的強大願望,保持探索科學的好奇心,帶著強烈的興趣和目標去做研究。

「我們中國青年要為中國的強大、家園的富強做貢獻,也希望他們把國家命運和自己的幸福、對事業的追求,密切結合在一起。我覺得這也是最重要的一點。」薛其坤說。

薛其坤在實驗室。

薛其坤簡歷

公開資料顯示,薛其坤,男,漢族,1962年12月生,山東蒙陰人,1984年9月參加工作,中共黨員,理學博士,教授,中國科學院院士。現任南方科技大學黨委副書記、校長。薛其坤是國際著名實驗物理學家,主要研究方向為掃描隧道顯微學、分子束外延、拓撲絕緣量子態和高溫超導電性等。

1980年9月至1984年7月在山東大學光學系激光專業本科學習,獲理學學士學位;

1984年9月至1987年7月在曲阜師範大學物理系任教;

1987年9月至1990年7月在中國科學院物理研究所凝聚態物理專業研究生學習,獲理學碩士學位;

1990年9月至1994年7月在中國科學院物理研究所凝聚態物理專業研究生學習,獲理學博士學位;

1992年至1999年先後在日本東北大學金屬材料研究所和美國北卡羅來納州立大學物理系學習和工作;

1999年8月至2007年7月任中國科學院物理研究所研究員;

1999年9月至2005年9月任中國科學院表面物理國家重點實驗室主任;

2005年5月到清華大學物理系工作,歷任物理系副主任、理學院院長、物理系主任;

2011年至2016年任清華大學低維量子物理國家重點實驗室主任;

2013年3月至2013年5月任清華大學校長助理、科研院院長;

2013年5月至2020年11月任清華大學黨委常委、副校長;

2017年12月任北京量子資訊科學研究院院長;

2020年11月,任南方科技大學黨委副書記、校長。