2023年度国家最高科学技术奖获得者薛其坤：把不通的路走通

6月13日，清华大学低维量子物理国家重点实验室，薛其坤与学生讨论实验工作。李宙 摄/清华大学供图

薛其坤，1963年12月生，山东蒙阴人。中国科学院院士，清华大学教授、南方科技大学校长。凝聚态物理领域享有国际声誉的实验物理学家，改革开放以来我国在基础研究领域取得国际引领性重大科学突破的杰出科学家之一。他率领团队取得量子反常霍尔效应和界面高温超导两项原创性科学发现，均在国际上产生巨大学术影响。作为第一完成人，他荣获2018年度国家自然科学奖一等奖；作为首位中国籍科学家，他荣获国际凝聚态物理最高奖——奥利弗·巴克利奖（2024）和国际低温物理最高奖——菲列兹·伦敦奖（2022）。

“每个人都要有一种信念。当你有了信念，不管遇到多大的困难、经受着什么样的考验，都会因为有坚定的信念而笃定向前、乐此不疲。”——薛其坤

巍巍蒙山高，潺潺沂水长，八百里沂蒙见证华夏沧桑。

44年前，一位志气少年，手捧大学录取通知书，走出沂蒙大山，投身科学世界；44年后，虽已年过花甲，他仍精力充沛、热情不减，享受着逐梦带来的快乐和满足……

他就是中国科学院院士、清华大学教授、南方科技大学校长薛其坤。

他曾谦逊地自比为“从沂蒙山区驶出的小船”，如今这艘“小船”，不仅在世界科技的海洋里劈波斩浪，更驶向了国家最高科学技术奖的领奖台——

他带领团队首次在实验上观测到量子反常霍尔效应，是新中国成立以来我国基础研究领域科学家发现的最重要科学效应之一，是国际凝聚态物理领域十余年最重大的科学突破之一；他带领团队发现界面增强高温超导，是近年来高温超导领域的重要突破，在国际上开辟了高温超导的全新研究方向……

追求极致，为国家多作贡献

提起薛其坤，“勤奋”，几乎是所有同事和学生对他的第一印象。

在追寻量子反常霍尔效应的征程上，薛其坤把这种勤奋研究的“拼命劲”发挥得淋漓尽致。

中国科学院院士、清华大学理学院原院长朱邦芬曾感叹：“其坤有着远超普通人的旺盛精力。我有一次和他出差，飞机到北京已经快晚上12点了，他还要到实验室去看学生在做什么，有没有新的发现。”

因早上7点就在实验室埋首工作、晚上11点才离开，薛其坤被清华园的师生亲切地唤为“7-11先生”。

1992年，作为中日联合培养博士生，29岁的薛其坤到位于日本仙台的东北大学樱井利夫实验室，学习当时国际上最先进的扫描隧道显微镜技术。

“二十世纪八九十年代，我们的科研水平跟世界还有较大差距，特别是实验仪器和条件。”薛其坤回忆。

就是在那里，他开启了“7-11式”的工作节奏，形成了严谨求实的工作作风。

“要想把一项实验技术学好很不容易。我非常珍惜这样的学习机会。”在薛其坤看来，精益求精、追求极致，是熟练掌握和发展研究工具和方法的诀窍，更是提高研究创新能力的有效途径，而这在量子反常霍尔效应实验的样品制备测试过程中，得到很好体现。

反常霍尔效应的量子化，需要材料性质同时满足3项非常苛刻的条件，如同要求一个人同时具有短跑运动员的速度、篮球运动员的身高和体操运动员的灵巧。

“我们利用5台精密仪器，制备测试了1000多个样品，几乎每天都在重复同一个实验。每次失败后，我们优化样品、改进方法；又失败了，再优化、再改进。历时4年多才最终完成。”薛其坤平静地说。

为什么必须追求极致？薛其坤的答案很简单：“迎来上大学的机遇，对我来讲，已经是非常幸福的事情了。感谢党和人民的培养，感谢国家给我提供的平台，使我这艘小船，能到世界科学的汪洋大海里航行探索。”

在他看来，科学研究有着很大不确定性，“把不确定性变成确定性，把偶然变成必然，需要穷尽几乎所有可能性，不能漏掉任何一个环节”。

每每忆及留学期间的所闻所见，薛其坤总是难掩内心的激动：“看着家乡与国外的巨大差距，心里就升腾出一个想法，那就是通过我们的努力，为国家强大做点贡献，让我们中国老百姓越来越幸福。”

勤奋为桨、信念为帆，这艘“小船”不惧风雨、无畏险阻，锚定航向、奋楫向前。

奋发图强，发出中国科学家最强音

去年10月，国际凝聚态物理领域的最高奖巴克利奖花落中国，薛其坤成为70年来首位中国籍获奖者。

“获得巴克利奖，说明我们的成果已经得到了世界物理学界的高度认可，说明我们的成果经过10多年的发展，经受住了科学的考验。”薛其坤说。

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”并实现实验观测的难度极大，这是许多研究者奋力追寻的科学目标。

时间回到2009年。从那一年起，薛其坤联合清华大学物理系、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，开始从拓扑绝缘体方向尝试突破。

2012年底，在制备测试1000余个样品、闯过一道道难关后，薛其坤团队终于成功在实验中观测到量子反常霍尔效应。该成果于2013年发表在国际期刊《科学》上，被审稿人称为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。

山一程，水一程，抵达一个里程碑，只是下一段征程的开始：2015年，团队首次观测到量子反常霍尔效应的零电导平台；2017年，团队将量子反常霍尔效应的观测温度提高了一个数量级，并首次实现量子反常霍尔效应多层结构；2018年，团队与合作者首次发现一种内禀磁性拓扑绝缘体，开启了国际上一个热点研究方向……

目前，薛其坤团队正沿着两个方向开展攻关，一个是量子反常霍尔效应以及相关拓扑量子物态的应用，一个是高温超导机理研究。

“作为一名科学家，一定要有为我们国家的高水平科技自立自强努力作贡献的担当和责任。”他说。

初心不改，让基础研究之根扎得更深

无论是在世界范围内首次观测到拓扑物质中的量子反常霍尔效应，还是在世界难题面前勇于提出与主流相悖的观点，薛其坤和研究团队探寻物质世界的初心从未改变。

在他看来，基础研究是整个科学体系的源头，根扎得越深，科技创新之树才会越枝繁叶茂。

“开展原创性基础研究，需要一批乐于从事基础研究、敢于冲击科学难题的杰出人才。”当被问到这些人才需要具备哪些特质时，薛其坤一一历数：要具备扎实的理论基础，要有卓越的科学直觉，要有对探究自然奥秘或者思考科学问题的浓厚兴趣，要有百折不挠、追求极致、挑战极限的品质品格……“最重要的是服务国家富强、民族复兴的远大抱负和理想。”

科学研究之路没有坦途。遇到团队士气低落时怎么办？遇到研究停滞不前时怎么办？“这时我会找团队成员聊聊天，关键时刻把这些孩子‘拽回来’。”

钱学森先生曾说过，“常常是最后一把钥匙打开了门”。在薛其坤看来，这至少包含两层哲理：一是在找到开锁钥匙之前，要坚持不断试错；二是坚信总会有一把钥匙能把锁打开。

他经常跟团队成员分享“失败是成功之母”这句话对于基础研究的意义：“如果我们的科学研究达不到预期目标，只能证明我们的学术判断不一定正确，这是改进学术判断、提高学术能力的一个好机会。即使失败，那也只是说明此路不通，也算是科学上的一种贡献，是在探索正确路上的一次努力。”

“回看自己的人生历程，我感觉，每个人都要有一种信念。”薛其坤说，“当你有了信念，不管遇到多大的困难、经受着什么样的考验，都会因为有坚定的信念而笃定向前、乐此不疲。”