北京时间10月24日,美国物理学会宣布,中国科学院院士、清华大学教授、南方科技大学校长薛其坤获得本年度的巴克利奖(2024 Oliver E. Buckley Condensed Matter Physics Prize)。这是该奖自1953年设立以来首次颁发给中国籍物理学家。


据悉,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。薛其坤和美国哈佛大学教授Ashvin Vishwanath共同凭借“对具有拓扑能带结构的材料的集体电子性质的开创性理论和实验研究”获奖。


薛其坤获得本年度巴克利奖。清华大学供图


“世界首次”在实验上观测到量子反常霍尔效应


记者了解到,量子反常霍尔效应是凝聚态物理中的一个重要量子效应。长期以来,使其“现身”并实现实验观测难度极大,是无数研究者奋力追寻而不得的科学目标。


2009年起,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,开始一起从拓扑绝缘体研究方向尝试攀登这座科学高峰。


2012年底,在克服了一道又一道难关后,薛其坤和团队终于成功地在实验上观测到了量子反常霍尔效应,成为“世界首次”。该成果于2013年3月在美国《科学》(Science)杂志发表,审稿人予以高度评价,称之为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。


据悉,这一中国科学家在实验上独立观测到的重要物理现象,被视为全球基础研究领域的重要科学发现,是世界物理学界最为重要的实验进展之一,为后续国际凝聚态物理研究引领了新的方向。


在应用领域,量子反常霍尔效应及其无耗散边缘态,可能在未来被用于发展新一代的低能耗电子学器件,解决一系列瓶颈问题。


“成果的取得,得益于改革开放以来国家科技实力的持续壮大和基础科学研究的长期深厚积累。这一荣誉,属于团队当中的每一位研究者,更属于国家。”薛其坤坚信,我国会有越来越多引领国际发展的科学发现和成果涌现。


薛其坤(右二)与研究团队学生交流。清华大学供图


薛其坤呼吁中国科学家为世界贡献中国智慧


凭借拓扑绝缘体研究和在拓扑绝缘体中发现量子反常霍尔效应的创新突破,薛其坤成为巴克利奖设立70年以来首位中国籍的获奖者。


薛其坤有过很多“称号”:他是2016年未来科学大奖“物质科学奖”、2020年度菲列兹·伦敦奖等世界级科学大奖的获得者。他曾在接受媒体采访时谦逊地自比为“一艘从沂蒙山区驶出的小船”,也曾因从早上7点开始即在实验室埋首工作、晚上11点方才离开而被称为“7-11先生”。如今,薛其坤更是身兼科学研究、人才培养、行政事务等多项职务,一天的工作时间要比昔日的“7-11”更长。


拓扑量子物理之外,清华大学物理系的另一个重要研究方向是高温超导。超导和高温超导领域同样受到百余年来数代物理学家的持续关注,其研究推动了人类对自然界特别是电阻传输方面规律的深刻理解,但也遗留有许多在物理学领域至今仍然悬而未决的世纪难题。


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衍生出的界面高温超导。据清华大学,这一发现挑战了主流共识,并在2021年发表论文进一步提出独有创新观点。在高温超导机理研究中取得新的中国发现,是薛其坤和研究团队下一步的科学目标。


清华大学认为,巴克利奖的授予,是国际物理学界对薛其坤和他所率领的研究团队多年来在拓扑绝缘体及量子反常霍尔效应相关领域持续深耕、锐意创新,并取得不凡成果的进一步高度认可。


薛其坤勉励自己、也呼吁全体中国科学家,要始终面向国家重大需求,以基础研究助力技术革命和产业更新、推动社会进步和人民幸福;要始终面向世界科技前沿,以不懈努力为世界科学发展贡献中国智慧,在国际顶级的学术舞台上奏响属于中国人的科学强音。


新京报记者 冯琪

编辑 缪晨霞 校对 柳宝庆