物理39分的他 逆袭斩获凝聚态物理最高奖！70年来首位中国籍
中國科學院院士、南科大校長薛其坤斬獲凝聚態物理最高獎項巴克利獎！
這是該獎項自設立70年以來誕生的首位中國籍獲獎者。
薛院士的獲獎理由是“對反映其能帶結構拓撲方面的材料集體電子特性進行了突破性的理論和實驗研究”。
具體來說，他帶領團隊首次在拓撲絕緣體中觀測到了量子反常霍爾效應。這是一種無需強磁場便可實現的無能量損耗的電子運動。
要知道，自1880年美國物理學家霍爾發現反常霍爾效應后的133年來，無人能在實驗中獨立觀測到反常霍爾效應的量子化。
△圖源：清華大學官網
這項研究于2013年正式發表于Science，楊振寧曾評價該成果為“諾貝爾獎級別的發現”，學界稱其為“凝聚態物理界一項里程碑式的工作”。
薛院士也憑借這項發現，接連斬獲有著“中國諾獎”之稱的未來科學大獎、國家自然科學領域最高獎項國家自然科學一等獎、低溫物理領域最高獎項菲列茲·倫敦獎等眾多獎項。
然鵝，很多人不知道的是，即便是這樣一位功勛赫赫的科學家也走過一段“學渣”的逆襲之路。
他曾考研3次才上了中科大，第一次數學考了39分，第二次物理考了39分；之后讀博也讀了7年的時間。
與很多“天才”不同，陪伴薛院士這一路的，是無數個“7-11”的日子（7點前進實驗室，晚上11點才出來）。
薛院士的更多逆襲經歷以及研究成果我們接著往下看。
“學渣”的逆襲
薛其坤1962年生人，老家在山東沂蒙山區，打懂事兒起他就有一個“走出大山”的目標。
那時生活條件艱苦，有時飯都吃不飽，薛其坤經常一邊上學一邊還要干農活。
寒窗苦讀三年，他終于在自己的努力和全家人的支持下，考上了山東大學。
本科畢業后，薛其坤被分配到曲阜師范大學任教。但他的志向遠不在此，真正的夢想是當一名科學家。
于是他邊工作又著手準備考研，過程卻并不順利。
考研第一年數學僅考了39分；第二年自認為最擅長的物理掉了鏈子，竟也只考了39分。
當時薛其坤已成家，也有著比較體面的工作，身邊親人朋友都勸他要不就放棄吧，但他還是堅持要三戰。
皇天不負有心人，第三年他終于考入了中國科學院物理研究所，學的是凝聚態物理專業。
考上了研究生薛其坤也沒有多輕松，課題研究了好幾年，卻始終拿不出一個像樣的數據寫論文。
但好在最后還是拿到了碩士學位。為了夢想薛其坤又繼續讀博，一讀就是7年。這當中，他還有一段前往日本東北大學學習的經歷，這在他本人看來是“人生中最艱難的階段”。
薛其坤當時的導師櫻井利夫教授對學生們極為嚴格，要求實驗室的每個人都要遵守“7-11”鐵律，也就是早上7點前到實驗室，晚上11點才能離開。
并且由于語言不通，薛其坤一開始聽不懂導師的要求，沒少受罰受批評。有一次導師就罰他在三天內把數萬顆螺絲釘分類擺放整齊。在實驗室中，薛其坤一直屬于一個邊緣人物。
直到一年半以后，他的研究取得了一項重大突破，這也是櫻井利夫實驗室近30年最具突破性的研究成果。
薛其坤這才終于獲得了導師的認可，逆襲之路也就此打開。
1997年，薛其坤35歲，成為美國北卡羅萊納州立大學訪問助理教授，獲得國家杰出青年基金，之后回國在中科院物理所工作。
2005年，薛其坤當選中國科學院院士，成為最年輕的院士之一，同年進入清華任教。
他也從“7-11”學生變成了“7-11”教授、“7-11”院士，學生們紛紛效仿，甚至比他更勤奮。
2013年薛其坤帶隊攻克了一項世界難題，就此迎來人生高光時刻。
這項研究成果也為薛其坤帶來了這次的巴克利獎。
從霍爾效應到高溫超導
這次巴克利獎，頒獎理由為“對反映其能帶結構拓撲方面的材料集體電子特性進行了突破性的理論和實驗研究。”
獲獎成果更廣為人知的名字是“量子反常霍爾效應”，提出了微觀世界電子運動的新規律。
不僅已寫入教科書，甚至在物理學史上都擁有一席之地。
霍爾效應早在1879年就被物理學家埃德溫·霍爾（Edwin Hall）意外發現。
具體來說，是導體被施加垂直于電流方向的磁場時會在橫向產生電壓差。
這種效應和傳統的電磁感應完全不同，利用霍爾效應制作的霍爾器件已廣泛應用到半導體等領域。
量子霍爾效應的突破則要到100年后，發現當載流子被限制在一個二維平面內運動時，在一定的外加磁場下，霍爾電阻變成了精準的常數。
而量子反常霍爾效應，則要再增加一個“沒有外加磁場”的條件。
1988年，理論物理學家預言了這種狀態能夠存在，但在實驗中真正觀測到它成了世界級難題。
突破口出現在2006年，斯坦福教授張首晟領導的團隊預言了一種有希望的材料“拓撲絕緣體”。
張與薛年齡相仿，學術上也一直保持交流。
2008年開始，薛其坤團隊開始挑戰量子反常霍爾效應的實驗，用4年時間制備了上千種材料后終于在2012年成功。
2013年，團隊的重磅成果發表在Science上。
在央視采訪中，楊振寧評價這項研究為“量子反常霍爾效應是從中國實驗室里第一次做出了諾貝爾獎級別的物理學成績，不僅是科學界的喜事，也是整個國家的喜事”。
薛期坤曾談到，它的難不光是實驗條件非常科科，也在目標不確定的攻關時間長達四年，能在三四年的時間堅持聚焦一個實驗嗎？
其實最初薛其坤團隊的數據公布時，也曾遭到質疑。直到一年后，有其他團隊復現出相同的實驗結果才得到認可。
結果這項成果不僅被寫入教科書，也帶動了相關領域工作的關注和發展。
在薛其坤團隊的成果之后，2018年復旦團隊首次在三維空間中發現量子霍爾效應，2019年中科大、南科大團隊首次實驗驗證三維量子霍爾效應。
2020年，北理工與國際合作團隊首次在室溫下觀測到量子霍爾效應。
而在這期間，薛其坤的研究方向又多高溫超導，而且挑戰主流觀點。
2012年，團隊提出一種新的體系“界面高溫超導”，與主流共識的各向異性對稱相悖，提出在非常簡單的體系中發現高溫超導現象是各向同性對稱的結果
在這之后多年時間，團隊與當年一樣，又制備了上千個實驗材料“具有原子級平整界面的高質量約瑟夫森結”。
終于在2021年發表新研究，提出銅氧化物高溫超導的對稱性是球形狀態
薛其坤目前擔任南方科技大學校長一職，除了繼續科研攻關之外，也積極推動一些“大學Plus的嘗試”。
讓更多教授們專注于0到1的突破，并致力于通過獲得政府和周邊地區的支持，推動一些具有從0到1突破意義的科研成果轉化、落地。”
關于這一點，他經常舉的例子是大家都在用的手機觸摸屏。
電阻電容的原理在幾百年前已有發現，但直到近幾年才用到手機的觸摸屏上，給人們的生活帶來了階段性的改變。
而揭開高溫超導的謎底，設計出高溫超導材料從而對全人類做出貢獻，是薛其坤最大的期待。
參考鏈接：[1]https://aps.org/programs/honors/prizes/prizerecipient.cfm?last_nm=Xue&first_nm=Qikun&year=2024
總結
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