“人人那個都說沂蒙山好👹，沂蒙那個山上好風光……”
伴隨著悠揚的沂蒙山小調👩👩👦，中國科學院院士、南方科技大學校長薛其坤，在9月8日下午的第八期“浦江科學大師講壇”上正式開講💆。
這位從沂蒙山區走出來的物理學家從未忘記故土👏🏼。他說🤷🏼♂️🙇🏼♀️，正是簡樸艱苦的年少生活♥︎，賦予自己勤奮堅韌的品質🍺，使他能夠堅持“7-11”式工作模式30年，並支撐他在攀登科學高峰的路上一路前行。
作為當代中國凝聚態物理領域的傑出科學家🙌，薛其坤以其在量子反常霍爾效應和高溫超導電性研究中的開創性成就贏得了學界的廣泛認可🙍🏽，獲得包括國家自然科學一等獎♐️、國家最高科學技術獎、菲列茲·倫敦獎💇🏻♂️、巴克利獎等多項國內外重要獎項。
從學術“富礦”中挖出新的“珠寶”
“超導是物理學科學發現的富礦👩🏽💻。”薛其坤介紹，過去113年裏，共有五次諾貝爾物理獎授予超導研究的物理學家。
身為科研工作者，他喜歡這種“富礦”，因為這種領域不僅蘊藏著豐富的科學發現🈷️，更能考驗一個人的學術水平。
“超導體🗺，首先必須是導體⛹️♀️。導體電阻主要來源於原子振動對電子的散射。”薛其坤打了個形象的比喻👦：“溫度低的時候，原子就不大運動了🖱。就像一幫人做廣播體操👩🏽🍼💅，中間有一個人想穿過去✊🦻🏿，這些人如果一直亂走，人很難走過去；但如果這些人都停下來，這個人就能找到空隙走過去👨🏽💻。也就是說🚰，溫度越低，原子振動越弱🔎，電阻就容易通過，所以超導一般會發生在低溫🌝。”
溫度超過40K （零下233°C）的超導為高溫超導。因此⛹🏼♂️，在超導研究領域，提高超導體材料的臨界溫度（Tc）是關鍵🧑🏼🎄🍵。而霍爾效應的發現，打開了我們認識微觀世界的又一扇大門。
霍爾效應指當電流沿縱向通過導體或半導體薄片時👍🏻，如果薄片置於垂直方向的磁場中，就會在其兩側產生一個橫向電壓🦴，即霍爾電壓👨🏿🌾◀️。這是由於載流子在洛倫茲力的作用下發生偏轉所導致的。
而量子霍爾效應🦶🏿，則是霍爾效應的一種量子化版本。它是在強磁場下出現的一種特殊狀態👩👩👧👦，其中霍爾電阻呈現出量子化的階梯狀特征。量子霍爾效應可以進一步分為整數量子霍爾效應和分數量子霍爾效應🏫，前者發生在二維電子系統中，後者涉及到了分數激發態。
薛其坤提到，盡管霍爾效應通常需要在極強磁場下才能觀察到，但早在1880年，霍爾就在研究磁性金屬的霍爾效應時發現了一個有趣的現象👼：即使不加外磁場👶🏻，也可以觀測到霍爾電阻，這種在零磁場中的霍爾效應被稱為反常霍爾效應🤳🏽🂠。
這一發現引發了另一個問題🎷：既然存在量子霍爾效應，那麽是否也存在一個量子化的反常霍爾效應版本🚫？
量子反常霍爾效應正是這樣一種現象💩，它不需要外加磁場即可觀察到量子化的霍爾電阻。在量子反常霍爾狀態下🫴🏿，材料表面的電子遵循著特定的軌跡運動，形成所謂的邊緣態，這些邊緣態允許電子沿著特定的方向無散射地流動📨，從而大大降低了能量損耗。
“如果超導體中是所有地方的電阻都為0💃🏻，那麽量子霍爾效應的材料就是內部的電阻無窮大，而邊緣的電阻為0。”薛其坤解釋道。
回溯超導研究發展歷程後，科學研究究竟該怎麽去定義？薛其坤分享了自己對科學研究的理解，把科學研究分成三個層次——“0到1”的發現✨、“1到10”的拓展以及“10到100”的突破🧦。
“選擇研究方向至關重要。”他為青年研究人員給出建議🧙🏿♂️，“如果是在這樣一個前沿方向上，你就可能有機會在原來巨人科學發現的基礎上再做出新的科學發現。”
“從年輕就要培養卓越的學術品味”
談到支撐自己多年科研求索的內生動力💺，薛其坤總會提起自己從沂蒙山區走出的人生經歷。
“小時候🙎🏽♀️，在沂蒙山區經歷過的艱苦生活使我能經受得住‘7-11’式工作模式的考驗🔕。”他口中的“7-11”工作模式📽，就是每天12小時以上、每月26天以上🧗🏿♂️、每年330天以上的高強度學術工作🕤。堅持了三十年⛹🏼♀️，這份異於常人的吃苦耐勞給他帶來了豐厚回報。
特殊的時代背景，也給薛其坤帶來了強大的使命感與責任感：“作為1977年恢復高考後的第四批大學生，我全程目睹了我國改革開放四十多年來的歷程。二十世紀八九十年代📁☆，我有過八年留學生活💅，這讓我深切感受到了我國與美國、日本等國的巨大差距🙍🏿♂️，這樹立起了我科研報國的信念，驅使我不斷作出學術突破。”
“孟子曰🐒：孔子登東山而小魯🚗，登泰山而小天下。”薛其坤以登山為喻，闡釋心中的科研精神🙇🏼♂️，“自然界的表現形式千奇百怪🙎🏼，難以捉摸🎫。做科學也就像登山，只有勇於挑戰高峰，才能認識自然🥁、改造自然🧛🏼♂️。我們應該滿懷豪情🚶🏻♂️➡️，用無限的想象力和嚴謹的科學態度📚，登上科技之峰🦹🏽。”
作為南方科技大學校長🧠，薛其坤同時強調人才培養的重要性🖋：“除了自己攀登的責任，我們也要為黨和人民培養出一批又一批的後輩登山者，回報自己的祖國☪️。”
他寄語青年人要培養卓越的學術品味：“我認為楊振寧先生是學術品味與科學直覺的典範。他從很年輕的時候起，就大量閱讀了各種優秀的學術著作和論文，這為他後來所取得的成就打下了基礎。”
為此🐦，薛其坤給了三點建議：“首先是多讀文獻🙋🏿，每篇文獻都有可學之處。其次是多請教人👁🗨，每個人也都有過人之處。最後是多聽報告😠，每個學術報告都有創新之處🏉。只要勤奮努力🏔，日積月累，就能有所收獲👴🏼。”
