圖為薛其坤院士在實驗室（新華網發布）
在1月8日舉行的國家科學技術獎勵大會上，薛其坤院士領銜的清華大學與中科院物理研究所實驗團隊完成的“量子反常霍爾效應的實驗發現”中國科學院院士、清華大學副校長，榮獲2018年度國家自然科學獎一等獎。
量子反常霍爾效應的首次實驗發現是近年來物理學界最重要的實驗進展之一。 諾貝爾獎獲得者楊振寧評價這是“中國實驗室發表的第一篇諾貝爾獎級別的物理論文”。
巨大的實驗挑戰成就非凡意義
量子霍爾效應是現代物理學的重要研究領域，其相關研究發現已四次獲得諾貝爾獎。
與宏觀世界不同霍爾效應高中物理，微觀世界的運行受量子力學定律的支配。 能夠在宏觀尺度上展現量子力學效應的量子材料受到科學家們的垂涎。 然而，從真實材料中發現量子反常霍爾效應還沒有實驗進展。
薛其坤表示，要觀測量子反常霍爾效應，材料的性能需要同時滿足三個苛刻的條件：絕緣、拓撲和磁性。 但在實際材料中，要達到上述任何一點都非常困難，更不用說同時滿足這三點了。 “這就像要求一個人同時具備短跑運動員的速度、籃球運動員的身高、體操運動員的靈巧程度。” 用薛其坤的話說，這是一個“自相矛盾”的要求。
幸運的是，2008年，薛其坤團隊抓住拓撲絕緣體新領域的機遇，在國際上率先建立了拓撲絕緣體薄膜的生長動力學機制，并利用掃描隧道顯微鏡揭示了拓撲絕緣體薄膜的拓撲保護和清晰度。拓撲絕緣體的表面狀態。 道量子化的獨特性質。
2009年，薛其坤帶領的實驗團隊進行了量子反常霍爾效應實驗。 2012年底，團隊首次通過實驗觀察到量子反常霍爾效應。 距離1880年美國物理學家霍爾發現反常霍爾效應133年后，反常霍爾效應終于實現了量子化。 為了實現這一基礎科學重大突破，薛其坤和他的團隊花了整整四年的時間。
什么是量子反常霍爾效應？ 薛其坤形象地說，這一發現可以改變電子的運動軌跡，使它們像高速公路上行駛的汽車一樣有序。
該研究成果將推動新一代低能耗晶體管和電子器件的發展，以解決計算機發熱和能耗等問題。 對于普通大眾來說，最直接的影響就是可以擺脫手機或電腦發熱、耗電快、運行慢等問題。
團隊合作只是為了征服一個不確定的目標
重大實驗發現是對人類智慧的巨大挑戰，這對研究團隊的科研素養和積累以及實驗技術水平提出了非常高的要求。
每當有人稱贊量子反常霍爾效應的發現有多么了不起，薛其坤就會回答：“這是我們團隊精誠合作、共同研究的共同成果，是中國科學家的集體榮譽。” 在他看來，“團隊合作、攻堅克難”的創新模式是脫穎而出的重要因素。
薛其坤稱他的團隊是“世界上最有戰斗力的團隊”，因為這些科學家都是各自領域頂尖的“專業人士”。 現在，大家為了一個共同的、不確定的目標，從孤軍奮戰走到了一起。
“針對同一重大科學目標，不同專長但單位相對獨立的科研團隊成員形成了高效的合作，其深度和持久性在國內外都是罕見的。” 薛其坤得意的說道。
從2009年開始，在薛其坤的帶領下，這個團隊在近4年的時間里不斷壯大，測量了1000多個樣本。 如今，這支誕生于中國的優秀科研團隊仍在為量子反常霍爾效應的應用前景而奮斗。
薛其坤表示，任何現象從原理發現到應用，都需要不同領域科學家和產業界的共同努力。 他和他的團隊愿意與更多的人合作霍爾效應高中物理，努力將這一領域發揚光大，不斷推動其向應用方向發展。 。
基礎研究的開展離不開國家的大力支持
談到做這個項目最大的挑戰，薛其坤認為，不是來自技術層面，而是來自目標的不確定性。 “我們不知道走這條路是否正確。”
在四年的實驗過程中，團隊成員通過成長、衡量、反饋、調整，力求每一步都做到盡善盡美。 支撐實驗一步步進行的是精密的測試系統，它是實驗水平和科研能力的集中體現。
圖為薛其坤院士在實驗室（新華網發布）
薛其坤團隊的實驗室位于清華大學一棟普通的實驗樓內。 走進實驗室，映入眼簾的是密密麻麻的科研儀器。 其中，有五套世界獨一無二的精密實驗系統。 這些儀器已經達到了實驗技術的最好水平。
為保證薛其坤團隊的研究進展，清華大學通過多種方式營造最佳的工作環境。 “這很大程度上得益于中國過去20年對基礎研究的重視和大量投入。” 薛其坤說道。
量子反常霍爾效應的發現堪稱我國基礎研究的重大成就。 薛其坤認為，日益強大的國力、良好完善的科技政策、科學系統的科技規劃、鼓舞人心的創新氛圍是基礎和保證。
建立新的科學理論、發現新的科學效應和科學規律是基礎研究皇冠上的明珠。 摘取這顆明珠，一直是薛其坤團隊在科研道路上的動力和使命。 量子反常霍爾效應的發現是薛其坤團隊為人類科學知識寶庫貢獻的一顆璀璨明珠。
“為人類發展和科學進步做出貢獻也是國家強大的標志。” 薛其坤表示，“科技應用無國界，中國科學家應該為構建人類命運共同體、為世界科學進步作出貢獻。” （凌繼偉）
