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中国科学院院士薛其坤-“科研的快乐让我停不下来” 图片

发布时间:2020-01-14 12:27:40阅读:来源:万测试验设备

中国科学院院士薛其坤:“科研的快乐让我停不下来”

“如果把电子比做人,计算机芯片里的电子运动是无规律的,就像人行走在乱糟糟的农贸市场,总会走弯路、碰到人,就会发热,效率不高。而量子霍尔效应就是一条高速路,电子可以分车道分方向前进。但普通量子霍尔效应的产生需要强磁场,成本昂贵。”薛其坤说,“量子反常霍尔效应的好处在于不需要任何外加磁场,因此这项研究成果将推动新一代低能耗晶体管和电子元器件的发展,可能加速推进信息技术革命进程。”

2012年底,薛其坤率领的团队首次在实验中发现量子反常霍尔效应,取得基础物理领域重大突破。此后的2年多时间里,日本东京大学、美国加州大学洛杉矶分校、麻省理工学院和斯坦福大学等4所国际著名高校的研究团队,相继复现了这一实验结果,进一步证明了实验的可靠性。

薛其坤并没有因此停下探索的脚步。“科研是快乐的事,我们根本停不下来。”他说,“目前实现量子反常霍尔效应的温度是30mk(负273.12℃,仅比绝对零度高0.03℃),我们的目标是在高一些的液氦温区、液氮温区,甚至室温下实现量子反常霍尔效应,这样才可实际应用。”

量子反常霍尔效应需要材料本身既具备磁性又是绝缘体。由于磁体通常为导体,这是一个自相矛盾的要求。内部是绝缘体、界面是导体的拓扑绝缘体这种量子物态新材料的出现,让这个矛盾的要求有了实现的可能。从2008年起,张守晟等理论物理学家提出了用磁性拓扑绝缘体实现量子反常霍尔效应的方案。

山路险阻曲折,如何才能为一个并不确定的目标付出艰苦执着的努力?“我们可以朝这个方向努力,能达到目标更好,但在前往这个目标的过程中,本身就有很多收获。我们可能看到新的风景,也可能在半山发现桃树,摘到桃子。”薛其坤的答案十分豁达。

清华大学的薛其坤、王亚愚和中科院的马旭村、吕力这4个各有所长的实验小组,花费了4年多时间,用“分子束外延”方法,做出了融合4种元素的高纯度单晶材料,最终取得了完美的实验结果。事后统计显示,实验团队总共做了超过1000次磁性掺杂的样品测量,在生长阶段就失败而没拿去测量的样品则根本无法计算。

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