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與時(shí)間賽跑的物理學(xué)家薛其坤的故事
他既探索如何同量子世界交流，又保持同外界、學(xué)界的對話(huà);當中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)副校長(cháng)等光環(huán)籠罩著(zhù)他，他更習慣學(xué)生叫他“薛老師”;他說(shuō)，實(shí)驗室生活與其說(shuō)是刻苦，不如說(shuō)是忘我，科學(xué)發(fā)現沒(méi)有第二，需要爭分奪秒，沒(méi)有退路……他就是與時(shí)間賽跑的物理學(xué)家、量子反�；魻栃陌l(fā)現者薛其坤。今天小編就來(lái)分享與時(shí)間賽跑的物理學(xué)家薛其坤的故事,希望讀者喜歡。
與時(shí)間賽跑的物理學(xué)家薛其坤的故事
勵志人生
薛其坤的人生經(jīng)歷，可謂是“知識改變命運”的最好注腳。對此，清華大學(xué)物理系前主任朱邦芬院士說(shuō)，“其坤出生成長(cháng)在貧困的沂蒙山區，少時(shí)的艱苦生活練就了他特別能吃苦的堅韌性格。他遇到過(guò)許多困難，但總是樂(lè )觀(guān)面對�！毖ζ淅ぷ约簞t開(kāi)玩笑地說(shuō)，之所以要來(lái)北京讀研，是因為家里困難，想在研究生畢業(yè)后能找個(gè)好工作改善生活。
在山東大學(xué)本科畢業(yè)后，薛其坤被分配在曲阜師范大學(xué)當物理教師。盡管以“孔子故里”而著(zhù)稱(chēng)，曲阜在山東省并不算是經(jīng)濟發(fā)達地區，曲阜師大的學(xué)生們畢業(yè)后大都當中學(xué)教師。為了改變命運，他和自己的學(xué)生一樣踏上了考研之路。在經(jīng)歷兩次失敗后，他終于在第三次考研時(shí)取得成功，成為中科院物理研究所的研究生。
考入中科院物理所當研究生后，他的科研道路也并非坦途。1990年碩士畢業(yè)時(shí)，已經(jīng)有了家庭和孩子的薛其坤選擇了繼續讀博。
1992年，日本東北大學(xué)教授櫻井利夫來(lái)中國訪(fǎng)問(wèn)，要從中科院挑選中日聯(lián)合培養的博士生，薛其坤獲得了去日本東北大學(xué)留學(xué)的機會(huì )。
這是薛其坤學(xué)術(shù)生涯的一個(gè)重要轉折點(diǎn)，然而這個(gè)轉折點(diǎn)卻充滿(mǎn)汗水和磨難。
櫻井利夫的實(shí)驗室被稱(chēng)為“7-11”實(shí)驗室，學(xué)生每天早七點(diǎn)之前必須到實(shí)驗室簽到，晚十一點(diǎn)以后才能離開(kāi)，中午無(wú)午休，僅有吃飯時(shí)間。
在被“7-11”魔鬼式作息制度折磨的同時(shí)，薛其坤還要忍受不懂日語(yǔ)的精神折磨。由于聽(tīng)不懂導師指令，他經(jīng)常受到導師嚴厲指責。導致導師和同學(xué)們一起做實(shí)驗時(shí)，他不敢碰儀器，只在一邊怔怔地看。
不少去日本學(xué)習的同學(xué)受不了這樣的煎熬，“逃”了回去。薛其坤卻從剛上學(xué)的兒子電話(huà)里背給他聽(tīng)的課文里找到了力量：“我是中國人，我愛(ài)自己的祖國……”
他選擇留下來(lái)，為中國人爭口氣。他每天第一個(gè)到實(shí)驗室，最后一個(gè)離開(kāi)。漸漸地，導師的話(huà)能聽(tīng)懂了，實(shí)驗儀器也會(huì )操作了，憑借扎實(shí)功底和超常付出，他最終在世界頂級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文，順利拿到博士學(xué)位。
1996年，薛其坤開(kāi)始在國際物理界嶄露頭角。1999年，他入選中科院“百人計劃”，回國工作。
追求極致
2012年10月的一個(gè)晚上，薛其坤收到學(xué)生短信，他們在實(shí)驗中發(fā)現了量子反�；魻栃嫩E象。
薛其坤立即組織團隊人員，設計實(shí)驗方案，部署實(shí)驗細節，實(shí)施檢測實(shí)驗。
接下來(lái)幾天的實(shí)驗中，團隊成員用“誠惶誠恐”形容當時(shí)的心情。25800歐姆，所有人期待著(zhù)這個(gè)標志性的數值。數據不停地跳動(dòng)著(zhù)，15800、20000、25800!數據停住了!
世界量子物理學(xué)將記住這一刻——在美國物理學(xué)家霍爾于1880年發(fā)現反�；魻栃�130多年后，人類(lèi)終于實(shí)現了其量子化。
量子反�；魻栃奶卣餍孕袨轫樌玫津炞C：材料在零磁場(chǎng)中的反�；魻栯娮柽_到量子電阻的數值并形成一個(gè)平臺，同時(shí)縱向電阻急劇降低并趨近于零。
結果揭曉當天，薛其坤帶了兩瓶香檳，與團隊合影，留下這珍貴的回憶。這天，離2008年10月實(shí)驗開(kāi)始已整整4年。
對于量子霍爾效應，薛其坤打了個(gè)比方：普通狀態(tài)下的電子運動(dòng)軌跡是無(wú)序的，時(shí)有碰撞。量子霍爾效應里的電子在外加磁場(chǎng)的情況下，運動(dòng)在“高速公路”上，分道行駛。
而在量子反�；魻栃�，無(wú)需在材料中加外磁場(chǎng)，即可實(shí)現電子的“分道行駛”。這解決了外加磁場(chǎng)在實(shí)際應用中“價(jià)格昂貴”“體積龐大”“不適于便攜式電子設備”這幾大難題。
薛其坤介紹，拓撲絕緣體上實(shí)現量子反�；魻栃擅绹固垢４髮W(xué)華裔科學(xué)家張首晟等人在2008年首次提出。然而實(shí)際中，能夠制出滿(mǎn)足實(shí)驗需求的拓撲絕緣體材料絕非易事。
薛其坤及其團隊卻勇敢擔起使命。
開(kāi)始，他們沿國際上技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行嘗試，總是失敗。漸漸地，他們探索用不同元素和結構來(lái)生長(cháng)材料。1000個(gè)樣品，一次次生長(cháng)、測量，一次次不順利、調整，再生長(cháng)、再測量……終于，一個(gè)個(gè)激動(dòng)人心的成果接踵而至：2010年，完成對1納米到6納米厚度薄膜生長(cháng)和輸運測量;2011年，實(shí)現對拓撲絕緣體能帶結構的精密調控，使其成為真正的絕緣體，去除了體內電子對輸運性質(zhì)的影響;最終利用外加柵極電壓實(shí)現了對其電子結構的原位精密調控。
超導領(lǐng)域研究
在超導研究領(lǐng)域，薛其坤帶領(lǐng)研究團隊發(fā)展了低溫分子束外延材料生長(cháng)技術(shù)，2004年觀(guān)測到量子尺寸效應導致的超導溫度的量子振蕩現象。該成果在固體物理學(xué)的發(fā)展上具有非常重要的基礎意義，薛其坤因此獲得2010年第三世界科學(xué)院物理獎和2011年國家自然科學(xué)二等獎等獎勵。
最近幾年，薛其坤研究團隊首次把分子束外延技術(shù)用于鐵基高溫超導研究，發(fā)現了一類(lèi)全新的低維高溫超導體系，使界面超導成為高溫超導領(lǐng)域的一個(gè)全新研究熱點(diǎn)，引領(lǐng)了國際學(xué)術(shù)研究方向。
近年來(lái)，薛其坤作為首席科學(xué)家先后承擔了科技部的量子調控重大研究計劃項目，主持了國家基金委的創(chuàng )新研究群體項目和重大國際合作項目等多項重要研究任務(wù)。在拓撲絕緣體、低維超導和納米科學(xué)等三個(gè)物理學(xué)的熱點(diǎn)研究方向上，他的團隊的研究水平已居于世界領(lǐng)先行列。
“科學(xué)研究不能急功近利”
“攻關(guān)卻不急躁”是薛其坤團隊成員始終恪守的信條。在進(jìn)行量子反�；魻栃獙�(shí)驗過(guò)程中，曾有半年時(shí)間，一點(diǎn)兒進(jìn)展都沒(méi)有，這對團隊成員來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常大的考驗。但薛其坤耐得住性子，他追求的是實(shí)驗數據的嚴謹性和實(shí)驗的精確性。
“科學(xué)研究從來(lái)都急不得”，薛其坤關(guān)注的是扎扎實(shí)實(shí)的基本功訓練，他對學(xué)生的要求是，“要在類(lèi)似條件下把實(shí)驗做到同行里最好的水平，不能急功近利”。
在學(xué)生眼里，薛其坤樂(lè )觀(guān)、幽默、充滿(mǎn)活力，愛(ài)好廣泛，大部分時(shí)候，對他們都非常和藹，還經(jīng)常會(huì )買(mǎi)好吃的“賄賂”他們;但對實(shí)驗技術(shù)與科研訓練，薛其坤對他們的要求到了近乎苛刻的地步：寫(xiě)報告，一個(gè)標點(diǎn)符號的錯誤，他都會(huì )挑出來(lái);操作儀器，是順時(shí)針還是逆時(shí)針，都要養成習慣，要做到閉著(zhù)眼睛都能操作無(wú)誤。
薛其坤認為，嚴謹認真是一個(gè)科研工作者不可或缺的品質(zhì)�！皩�(shí)驗過(guò)程中用到的設備總價(jià)值大概 3000多萬(wàn)人民幣，一個(gè)操作失誤，可能幾萬(wàn)、十幾萬(wàn)就沒(méi)有了。如果沒(méi)有精湛的實(shí)驗技術(shù)和細致操作，很難實(shí)現重大的科研成果�！�
“國家連續多年對基礎科學(xué)領(lǐng)域的投入都是大幅度增長(cháng)，這對搞基礎研究的人來(lái)說(shuō)，是一個(gè)很大的鼓舞。而我們要做的，就是把比較成熟的研究方法和研究習慣傳承下去，讓研究少走彎路�！毖ζ淅ふf(shuō)。
高情商
薛其坤是學(xué)術(shù)圈里公認的高情商科學(xué)家。他總是善于找到頂級的合作伙伴，也知人善任，讓每一個(gè)人人盡其用。比如量子反�；魻栃目蒲袌F隊中，馬旭村、陳曦、王亞愚、何珂等年輕科學(xué)家都非常優(yōu)秀，而且都最大程度地釋放出了創(chuàng )造力。
“科學(xué)家不僅需要有智商，也需要有情商�，F在的科學(xué)研究，尤其是科學(xué)實(shí)驗，都需要團隊作戰。此外，情商高也有利于國際學(xué)術(shù)交流，有利于培養學(xué)生�！弊鳛榻淌�，薛其坤在培養學(xué)生時(shí)，除了嚴格要求他們的基本功，也十分重視情商的培養。
“要從本質(zhì)上培養團隊協(xié)作能力，你要學(xué)習和人打交道，你要在儀器上和很多人一起合作，要學(xué)會(huì )怎么做科學(xué)研究�！毖ζ淅そ�(jīng)常如此教育學(xué)生，“未來(lái)，當你從執行者變成指揮者的時(shí)候，你會(huì )發(fā)現學(xué)會(huì )做這類(lèi)高水平科研是更重要的，比發(fā)論文重要�！�
常翠祖的經(jīng)歷印證了這一判斷。他是薛其坤的一名博士，量子反�；魻栃獙�(shí)驗成功后，他博士畢業(yè)，去美國麻省理工學(xué)院(MIT)當博士后，幫助MIT的研究組重復了量子反�；魻栃膶�(shí)驗結果，成為一名“準指揮者”。MIT的教授對常翠祖的工作非常滿(mǎn)意，在薛其坤赴美開(kāi)會(huì )時(shí)，特地請他吃飯，感謝他培養出了一流人才。
“為什么我們的學(xué)�？偸桥囵B不出杰出人才?”這是錢(qián)學(xué)森在2005年曾提出的沉重問(wèn)題�，F任清華副校長(cháng)的薛其坤，對這個(gè)問(wèn)題持有樂(lè )觀(guān)的態(tài)度，并寄厚望于現在的年輕學(xué)子。
“解答‘錢(qián)學(xué)森之問(wèn)’的癥結在于時(shí)間�？茖W(xué)來(lái)不得半點(diǎn)馬虎，人才培養也要循序漸進(jìn)，不能躍進(jìn)。我這一輩人接受正規的系統科學(xué)訓練已經(jīng)很晚，需要比別人更加刻苦才能彌補這個(gè)差距。但現在的孩子們不一樣，他們智力水平高，又從小受到了完整科學(xué)訓練，我國這些年對科研的投入也遠非從前可比，一流的實(shí)驗室和科研團隊會(huì )越來(lái)越多�！毖ζ淅ふJ為，只要我們國家的發(fā)展勢頭保持下去，跟國外站在同一個(gè)起跑線(xiàn)上的新一代研究者，未來(lái)就將作出更大貢獻。文/韓爽
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