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今年的诺贝尔奖,很有可能诞生在深圳? 10月6日物理学奖将揭晓,一个中国科学家

今年的诺贝尔奖,很有可能诞生在深圳?

10月6日物理学奖将揭晓,一个中国科学家的名字再次被推到聚光灯下。

薛其坤,南方科技大学校长,中国科学院院士。9月科睿唯安公布2026年度"引文桂冠奖",他凭借量子反常霍尔效应的实验观测入选物理学奖名单。而引文桂冠奖被称为"诺贝尔奖风向标"。

这个名字能引来期待,背后有实打实的分量。整数量子霍尔效应、分数量子霍尔效应的相关研究,分别获得1985年和1998年诺贝尔物理学奖。

薛其坤团队攻下的量子反常霍尔效应,正是这一重要研究领域里,人们长期想在实验中找到的现象。

名字有点绕,事情却和我们每天使用的手机、电脑有关。电子在材料中运动,会受到各种散射,产生电阻和能量损耗。芯片越做越强,如何控制发热、降低耗电,就越值得研究。

量子霍尔效应提供了一种特殊的导电方式,可以让电子沿着材料边缘的通道运动。但常规实现条件需要很强的外加磁场,这给实际应用增加了困难。谁也不愿意为了让电脑省电,先在桌边摆上一套庞大的磁场装置。

量子反常霍尔效应的吸引力,就在于依靠材料自身的磁性,在没有外加磁场的条件下实现量子化电导。它为低能耗电子器件提供了新的物理基础,让科学家有机会换一条路线解决问题。

真正难的地方,是找到合适的材料。它既要有磁性,内部又要保持绝缘,还要具备特殊的拓扑性质,让边缘通道承担导电任务。单独满足一项都不容易,三项同时到位,更像是在微观世界里做一道极难的综合题。

1988年,霍尔丹提出了可以实现这类现象的理论模型。理论给出了方向,实验却要面对真实材料中的杂质、缺陷和复杂相互作用。从纸上的可能走到仪器里的数据,中间隔着大量具体问题。

2009年起,薛其坤联合清华大学、中国科学院物理所、斯坦福大学的多个研究组展开攻关。理论研究、薄膜生长、器件制作、精密测量互相配合,每个环节都关系到最终结果。

近四年时间,团队生长和测量了超过1000个样品。那些薄膜只有纳米级厚度,材料比例和生长条件都需要反复调整。所谓重大突破,落实到日常,往往就是一次次做样品、测数据,再根据结果重新来过。

2012年10月,实验中终于出现了令人振奋的迹象。薛其坤收到学生短信后,迅速赶回实验室,组织下一步研究。团队继续改善样品,并与中科院物理所吕力研究组合作,在30毫开、极接近绝对零度的条件下进行测量。

当年12月6日,他们观测到了关键的量子化平台。

随后,成果于2013年3月在线发表于《科学》。此前长期停留在理论探索中的现象,终于获得实验实现,中国团队在这个领域迈出了世界首次的一步。

我觉得,最值得讲的恰恰是这1000多个样品。我们习惯看领奖台上几分钟的高光,却容易忽略实验室里几年的重复劳动。科研需要灵感,也需要把每一个细节做扎实的能力,耐心本身就是竞争力。

这份成果的影响随后持续积累。2018年度国家自然科学奖一等奖,授予了“量子反常霍尔效应的实验发现”项目。2023年10月,美国物理学会宣布将2024年度巴克利奖授予薛其坤,他成为这一奖项设立以来首位中国籍获奖者;2024年6月,他又领取了2023年度国家最高科学技术奖。

如今再获引文桂冠奖,说明这项研究经过十余年发展,仍然具有重要的学术影响。论文被其他研究者引用,意味着后续工作会借助它提出的问题、方法或结论。基础科学的价值,就这样沿着研究网络不断延伸。

应用方面,团队持续尝试提高观测温度、寻找新材料。最初实验需要极低温环境,要走进日常电子产品,还需要跨过工作温度、材料质量和器件制造等门槛。下一步的突破,同样值得期待,也同样需要时间和投入。

这也让深圳的期待有了更深一层的意义。薛其坤如今担任南方科技大学校长,一位长期处于基础研究前沿的科学家,在这座城市承担育人和办学工作,本身就很有想象空间。

在我看来,深圳可以把这种关注变成更长久的行动:支持实验平台建设,让年轻研究者有机会追问难题,让大学里的探索与城市的创新需求形成联系。制造能力强的城市,向科学源头继续延伸,未来才会有更多自主开辟技术路线的机会。

薛其坤的经历也给年轻人留下一份鼓励。他两次考研失利,第三次才成功,博士读了七年。后来取得的成绩,靠的是长期积累。人生前半段走得慢一些,依然可以在自己热爱的方向上走得很远。