图为薛其坤院士在实验室（新华网发布）
在1月8日举行的国家科学技术奖励大会上，薛其坤院士领衔的清华大学与中科院物理研究所实验团队完成的“量子反常霍尔效应的实验发现”中国科学院院士、清华大学副校长，荣获2018年度国家自然科学奖一等奖。
量子反常霍尔效应的首次实验发现是近年来物理学界最重要的实验进展之一。 诺贝尔奖获得者杨振宁评价这是“中国实验室发表的第一篇诺贝尔奖级别的物理论文”。
巨大的实验挑战成就非凡意义
量子霍尔效应是现代物理学的重要研究领域，其相关研究发现已四次获得诺贝尔奖。
与宏观世界不同霍尔效应高中物理，微观世界的运行受量子力学定律的支配。 能够在宏观尺度上展现量子力学效应的量子材料受到科学家们的垂涎。 然而，从真实材料中发现量子反常霍尔效应还没有实验进展。
薛其坤表示，要观测量子反常霍尔效应，材料的性能需要同时满足三个苛刻的条件：绝缘、拓扑和磁性。 但在实际材料中，要达到上述任何一点都非常困难，更不用说同时满足这三点了。 “这就像要求一个人同时具备短跑运动员的速度、篮球运动员的身高、体操运动员的灵巧程度。” 用薛其坤的话说，这是一个“自相矛盾”的要求。
幸运的是，2008年，薛其坤团队抓住拓扑绝缘体新领域的机遇，在国际上率先建立了拓扑绝缘体薄膜的生长动力学机制，并利用扫描隧道显微镜揭示了拓扑绝缘体薄膜的拓扑保护和清晰度。拓扑绝缘体的表面状态。 道量子化的独特性质。
2009年，薛其坤带领的实验团队进行了量子反常霍尔效应实验。 2012年底，团队首次通过实验观察到量子反常霍尔效应。 距离1880年美国物理学家霍尔发现反常霍尔效应133年后，反常霍尔效应终于实现了量子化。 为了实现这一基础科学重大突破，薛其坤和他的团队花了整整四年的时间。
什么是量子反常霍尔效应？ 薛其坤形象地说，这一发现可以改变电子的运动轨迹，使它们像高速公路上行驶的汽车一样有序。
该研究成果将推动新一代低能耗晶体管和电子器件的发展，以解决计算机发热和能耗等问题。 对于普通大众来说，最直接的影响就是可以摆脱手机或电脑发热、耗电快、运行慢等问题。
团队合作只是为了征服一个不确定的目标
重大实验发现是对人类智慧的巨大挑战，这对研究团队的科研素养和积累以及实验技术水平提出了非常高的要求。
每当有人称赞量子反常霍尔效应的发现有多么了不起，薛其坤就会回答：“这是我们团队精诚合作、共同研究的共同成果，是中国科学家的集体荣誉。” 在他看来，“团队合作、攻坚克难”的创新模式是脱颖而出的重要因素。
薛其坤称他的团队是“世界上最有战斗力的团队”，因为这些科学家都是各自领域顶尖的“专业人士”。 现在，大家为了一个共同的、不确定的目标，从孤军奋战走到了一起。
“针对同一重大科学目标，不同专长但单位相对独立的科研团队成员形成了高效的合作，其深度和持久性在国内外都是罕见的。” 薛其坤得意的说道。
从2009年开始，在薛其坤的带领下，这个团队在近4年的时间里不断壮大，测量了1000多个样本。 如今，这支诞生于中国的优秀科研团队仍在为量子反常霍尔效应的应用前景而奋斗。
薛其坤表示，任何现象从原理发现到应用，都需要不同领域科学家和产业界的共同努力。 他和他的团队愿意与更多的人合作霍尔效应高中物理，努力将这一领域发扬光大，不断推动其向应用方向发展。 。
基础研究的开展离不开国家的大力支持
谈到做这个项目最大的挑战，薛其坤认为，不是来自技术层面，而是来自目标的不确定性。 “我们不知道走这条路是否正确。”
在四年的实验过程中，团队成员通过成长、衡量、反馈、调整，力求每一步都做到尽善尽美。 支撑实验一步步进行的是精密的测试系统，它是实验水平和科研能力的集中体现。
图为薛其坤院士在实验室（新华网发布）
薛其坤团队的实验室位于清华大学一栋普通的实验楼内。 走进实验室，映入眼帘的是密密麻麻的科研仪器。 其中，有五套世界独一无二的精密实验系统。 这些仪器已经达到了实验技术的最好水平。
为保证薛其坤团队的研究进展，清华大学通过多种方式营造最佳的工作环境。 “这很大程度上得益于中国过去20年对基础研究的重视和大量投入。” 薛其坤说道。
量子反常霍尔效应的发现堪称我国基础研究的重大成就。 薛其坤认为，日益强大的国力、良好完善的科技政策、科学系统的科技规划、鼓舞人心的创新氛围是基础和保证。
建立新的科学理论、发现新的科学效应和科学规律是基础研究皇冠上的明珠。 摘取这颗明珠，一直是薛其坤团队在科研道路上的动力和使命。 量子反常霍尔效应的发现是薛其坤团队为人类科学知识宝库贡献的一颗璀璨明珠。
“为人类发展和科学进步做出贡献也是国家强大的标志。” 薛其坤表示，“科技应用无国界，中国科学家应该为构建人类命运共同体、为世界科学进步作出贡献。” （凌继伟）
