清華大學(xué)薛其坤院士團隊獲“諾貝爾獎級”重大科研發(fā)現(xiàn)
來源：新華網(wǎng) 2013-4-12 李江濤 吳晶晶
初春時節(jié)，北京傳出喜訊：清華大學(xué)物理系和中科院物理所聯(lián)合組成的團隊在實驗中首次發(fā)現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)，這被著名物理學(xué)家楊振寧稱之為“諾貝爾獎級”的科研成果。
在凝聚態(tài)物理中，量子霍爾效應(yīng)占據(jù)著極其重要的地位。整數(shù)量子霍爾效應(yīng)和分數(shù)量子霍爾效應(yīng)的實驗分別發(fā)現(xiàn)于1985年和1998年，獲諾貝爾物理學(xué)獎。這次中國科學(xué)家首次在實驗上觀測到的量子反常霍爾效應(yīng)，被認為可能是量子霍爾效應(yīng)家族最后一個有待實驗發(fā)現(xiàn)的成員。為實現(xiàn)這一基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的重大突破，以清華大學(xué)薛其坤院士領(lǐng)銜的團隊花費整整四年時間。
從1992年讀博士起，薛其坤就一直從事薄膜生長動力學(xué)的系統(tǒng)研究，至今已累積了20余年的經(jīng)驗，他因此獲得兩項國家自然科學(xué)二等獎。在他的指導(dǎo)下，科研團隊僅用三四個月時間就在國際上率先建立了拓撲絕緣體薄膜的分子束外延生長動力學(xué)，實現(xiàn)了對樣品生長過程在原子水平上的精確控制，薄膜樣品質(zhì)量很快達到了國際領(lǐng)先水平。
雖然材料生長動力學(xué)這一關(guān)鍵問題得以解決，但這并不意味著接下來就是一片坦途。實現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)所需的三個苛刻條件帶來的種種難題他們都遇到了，實驗面臨的瓶頸數(shù)次讓整個團隊舉步維艱。然而，他們沒有放棄，而是選擇獨辟蹊徑，最終找到一條現(xiàn)在看來非常合理的技術(shù)路線。這得益于研究組的緊密合作，他們幾乎每天都通過郵件和電話交流實驗結(jié)果，每兩三周都進行一次討論，分析實驗的所有細節(jié)，制定詳盡的下一步計劃。
許多團隊成員說：“每一點進步都得益于精誠合作、聯(lián)合攻關(guān)，我們這些有不同專長、不同性格、不同思路的研究人員為了一個共同的目標而努力，互相交流，互相促進，是取得成功的關(guān)鍵。”
團隊成員在過去四年里共生長和測量1000多個樣品，并通過一次次的生長、測量、反饋、調(diào)整，爭取在每一步都做到極致。功夫不負有心人，每半年到9個月，他們就會克服一個困難，向前跳一級，一個個激動人心的成果接踵而來。
2012年10月的一個晚上，薛其坤收到學(xué)生的短信：他們在實驗中發(fā)現(xiàn)了量子反常霍爾效應(yīng)的跡象！歷史將這一時刻定格，在美國物理學(xué)家霍爾1880年發(fā)現(xiàn)反常霍爾效應(yīng)130多年后，人類終于實現(xiàn)了其量子化！
量子反常霍爾效應(yīng)這一重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)證明，中國科學(xué)家的科學(xué)素養(yǎng)、研究水平和對實驗技術(shù)的掌握，已與國際先進水平接軌。在中國加大投入基礎(chǔ)科學(xué)研究20年后，中國科學(xué)界已經(jīng)具備一批國際水平的科學(xué)家向世界科學(xué)領(lǐng)域“亮劍”。
現(xiàn)在，這個誕生于中國本土的優(yōu)秀科研團隊仍在為量子反常霍爾效應(yīng)的應(yīng)用前景而奮斗著。薛其坤說：“作為清華的一名教師和科研工作者，培養(yǎng)一流的人才，創(chuàng)造一流的科技成果，服務(wù)于創(chuàng)新型國家建設(shè)和經(jīng)濟社會發(fā)展，是我們始終不懈追求的目標，也唯此才能為實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興的‘中國夢’作出自己的貢獻。”
