薛其坤近影。

本文配圖均由清華大學(xué)提供

薛其坤（右三）帶領(lǐng)團隊成員研討解決科學(xué)問(wèn)題。

薛其坤（右一）指導學(xué)生開(kāi)展學(xué)術(shù)研究。

早上7點(diǎn)到實(shí)驗室、晚上11點(diǎn)離開(kāi)，薛其坤因其規律的工作安排，被大家稱(chēng)為“7—11先生”。這樣的作息，他雷打不動(dòng)堅持了30多年。

薛其坤的研究領(lǐng)域是凝聚態(tài)物理，是研究凝聚態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)與微觀(guān)結構以及它們之間關(guān)系的學(xué)科，是當今物理學(xué)最大也是最重要的分支學(xué)科之一。在該領(lǐng)域，他率領(lǐng)團隊不斷突破，創(chuàng )造性地發(fā)展一系列國際通用的強大實(shí)驗技術(shù)，取得量子反常霍爾效應、界面高溫超導等原創(chuàng )性科學(xué)發(fā)現。每一項成果都很重大、每一個(gè)都是難啃的“硬骨頭”。

不斷攀登高峰，動(dòng)力何來(lái)？“對科學(xué)研究的熱情與執著(zhù)，對推進(jìn)國家科技進(jìn)步的職責和信念，促使我努力向前。”這是薛其坤給出的答案。

科學(xué)家小傳

薛其坤：實(shí)驗物理學(xué)家。1963年12月生，山東蒙陰人。1984年在山東大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，1994年在中國科學(xué)院物理研究所獲得博士學(xué)位。先后在中國科學(xué)院物理研究所、清華大學(xué)、南方科技大學(xué)工作，2005年當選為中國科學(xué)院院士，是改革開(kāi)放后我國成長(cháng)起來(lái)的杰出科學(xué)家之一。

在認知范圍內，挑戰最難的、有價(jià)值的研究

“不跟風(fēng)，專(zhuān)注于做‘從0到1’的研究”，薛其坤的合作者、學(xué)生，都對他的科研品味印象深刻。

量子反常霍爾效應是一個(gè)全新的量子效應，由于其存在不需要外加磁場(chǎng)，在推動(dòng)新一代的低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展上，更具應用前景，成為全球凝聚態(tài)物理學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。

從2009年起，薛其坤領(lǐng)導的聯(lián)合團隊，對量子反常霍爾效應的實(shí)驗發(fā)起沖擊。雖然，團隊前期完成了很好的基礎工作，但量子反常霍爾效應出現的實(shí)驗條件非常苛刻，實(shí)現極為困難。能否找到合適的材料，在這種材料中又能不能觀(guān)測到量子反常霍爾效應，一切都是未知數。

認準這座科研高峰，薛其坤義無(wú)反顧地去攀登。

先后生長(cháng)測量了1000多個(gè)樣品、一步步提高樣品質(zhì)量，2012年底，薛其坤團隊終于成功在實(shí)驗中觀(guān)測到量子反常霍爾效應。這是反常霍爾效應提出131年后，首次觀(guān)測到反常霍爾效應的量子化。2013年，該成果很快在《科學(xué)》雜志上發(fā)表，被審稿人稱(chēng)為“凝聚態(tài)物理界一項里程碑式的工作”。

在認知范圍內，挑戰最難的、有價(jià)值的研究，貫穿薛其坤做科研的始終。

1999年，薛其坤回國，在中國科學(xué)院物理研究所建立研究團隊和實(shí)驗室。他創(chuàng )造性地將多種精密實(shí)驗手段互聯(lián)于一個(gè)超高真空系統，解決了低維量子材料對環(huán)境污染極其敏感的關(guān)鍵問(wèn)題。

利用該獨特技術(shù)，薛其坤領(lǐng)導團隊在半導體表面的量子薄膜、納米結構的控制生長(cháng)和量子尺寸效應研究上，很快取得一系列國際領(lǐng)先的研究成果。該技術(shù)也成為國際通用的強大實(shí)驗技術(shù)，被近百個(gè)研究組采用。

2005年，薛其坤到清華大學(xué)工作。帶著(zhù)“做點(diǎn)更大的事”的想法，他瞄準長(cháng)期困擾物理學(xué)界的難題——高溫超導。經(jīng)過(guò)多年摸索，2012年，他帶領(lǐng)團隊發(fā)現了單層鐵硒與鈦酸鍶襯底結合而產(chǎn)生出的界面高溫超導。該發(fā)現挑戰主流共識，增進(jìn)了科學(xué)界對超導材料的認識，國際超導界開(kāi)展大量追蹤研究。這是高溫超導領(lǐng)域，中國科學(xué)家開(kāi)辟的全新研究方向。

在薛其坤看來(lái)，挑戰難題關(guān)乎科學(xué)精神培養。他曾以做菜來(lái)打比方，教導學(xué)生：學(xué)會(huì )了紅燒肉是進(jìn)步，但之后再做紅燒魚(yú)、紅燒海參等紅燒類(lèi)菜肴，就沒(méi)多大意思，做研究、寫(xiě)文章同樣如此。他認為，做重要問(wèn)題都要大功夫，幾個(gè)月就能做出來(lái)的，通常不是有分量的工作，也難以錘煉學(xué)生的精神品質(zhì)。

薛其坤的博士生、清華大學(xué)副教授馮硝對此深有感觸。據她回憶，自己剛開(kāi)始跟隨薛其坤讀博時(shí)，他就諄諄告誡：“跟著(zhù)他讀博士，不是為了發(fā)文章，而是要在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域做重大意義的工作。”“攀登科學(xué)高峰，薛老師身體力行、率先垂范，感召、鞭策我們一路拼搏向前。”馮硝說(shuō)。

薛其坤身先士卒，帶領(lǐng)團隊持續拼搏，在原始創(chuàng )新領(lǐng)域闊步前行。2017年，他帶領(lǐng)團隊將量子反常霍爾效應觀(guān)測溫度提高了一個(gè)數量級，并首次實(shí)現量子反常霍爾效應多層結構；2018年，其團隊與合作者首次發(fā)現一種內稟磁性拓撲絕緣體，開(kāi)啟了國際上又一個(gè)熱點(diǎn)研究方向……

今天，沿著(zhù)量子反常霍爾效應以及相關(guān)量子態(tài)的應用研究、高溫超導機理研究?jì)蓚€(gè)方向，薛其坤團隊正開(kāi)展攻關(guān)。“這是國際凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最關(guān)注的研究方向，我們要努力站在世界科技前沿。”他說(shuō)。

日復一日與樣品、數據打交道，是快樂(lè )和享受

理論物理學(xué)家的預言對不對，往往需要實(shí)驗物理學(xué)家長(cháng)時(shí)間去驗證。優(yōu)秀的物理直覺(jué)、堅韌的投入，兩者缺一不可。

做量子反常霍爾效應實(shí)驗，薛其坤團隊用來(lái)實(shí)驗的樣品，是用分子束外延技術(shù)一層一層長(cháng)的，僅有5納米的厚度，相當于頭發(fā)絲的十萬(wàn)分之一，每制備一個(gè)都非常不易。這樣的樣品，4年中，他們做了1000多個(gè)。

實(shí)驗失敗是家常便飯。每次失敗后，薛其坤就會(huì )再次帶領(lǐng)團隊優(yōu)化樣品、改進(jìn)方法。再失敗、再優(yōu)化、再改進(jìn)，一路上“升級打怪”，直至實(shí)驗取得成功。

2012年初，從理論上看，薛其坤帶領(lǐng)團隊似乎解決了所有能想到的問(wèn)題，然而，量子反常霍爾效應的實(shí)驗結果離最終成功還非常遙遠。團隊成員、清華大學(xué)物理系教授何珂回憶，那段時(shí)間大家壓力很大，付出了這么多努力，“擔心研究就此停滯不前”。

關(guān)鍵時(shí)刻，薛其坤給大家打氣，講述科研中追求極致、經(jīng)受磨煉的重要性。他常用自己“做針尖”的故事鼓勵團隊。攻讀碩士期間，薛其坤用到的實(shí)驗儀器是場(chǎng)離子顯微鏡，樣品是金屬針尖。他在導師的嚴格監督下，每天至少要試做3個(gè)針尖，兩年做了1000多個(gè)針尖。其間雖沒(méi)有發(fā)表任何文章，但熟練掌握的實(shí)驗技術(shù)，對后續工作幫助很大。

薛其坤認為，只要踏踏實(shí)實(shí)、安下心來(lái)做東西，就終有收獲。薛其坤的執著(zhù)和激情感染了團隊，一輪輪沖刺，最終實(shí)現了突破。

生長(cháng)于山東省蒙陰縣的一個(gè)山村，薛其坤說(shuō)，自己曾是沂蒙山里娃，不怕挫折，吃得了苦，特別“皮實(shí)”。他從小就立志長(cháng)大后當科學(xué)家，為了追逐這個(gè)夢(mèng)想，他一直奮發(fā)拼搏，克服了一個(gè)又一個(gè)困難。

薛其坤多次提及自己考研經(jīng)歷。第一次考研究生時(shí)，他由于高等數學(xué)成績(jì)不理想而惜敗。之后，他到山東曲阜師范大學(xué)任教，一邊教書(shū)，一邊為考研做準備。1987年，薛其坤終于考研成功，進(jìn)入中國科學(xué)院物理研究所凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)學(xué)習。

在實(shí)驗室，日復一日與樣品、數據打交道，薛其坤不僅不覺(jué)得苦，而且樂(lè )在其中。他說(shuō)，每當實(shí)現重大突破的時(shí)候，那種滿(mǎn)足感是其他事情很難替代的。受他感染，越來(lái)越多的團隊成員品味出做科研的魅力，力爭把實(shí)驗做完美，在物理學(xué)前沿長(cháng)跑。

今天，作為實(shí)驗物理學(xué)家，在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，“皮實(shí)”的薛其坤已經(jīng)享有國際聲譽(yù)。2013年起擔任清華大學(xué)副校長(cháng)，2020年起任南方科技大學(xué)黨委副書(shū)記、校長(cháng)，身兼科學(xué)研究、人才培養、行政管理等多項職責，無(wú)論角色怎么變，他長(cháng)期堅持的“7-11”作息習慣沒(méi)有變，對科研的極致追求也沒(méi)有變。

他說(shuō)，“夜深人靜時(shí)，與自然界、與文章打交道，那種感覺(jué)很純粹、很幸福。”

應有足夠自信去挑戰重大科學(xué)難題、解決核心技術(shù)難題

實(shí)現量子反常霍爾效應，材料需要既具備磁性又是絕緣體，由于磁體通常為導體，這是一個(gè)自相矛盾的要求。

說(shuō)來(lái)也巧，在王亞愚眼中，一些看似矛盾的因素，在薛其坤身上卻完美地融合在一起。

薛其坤對學(xué)生和藹親切，與他們打成一片、談天說(shuō)地，天馬行空聊技術(shù)、談想法，但是他一旦發(fā)現學(xué)生在實(shí)驗操作上有絲毫馬虎，他就會(huì )嚴厲批評，嚴肅告誡他們做實(shí)驗必須專(zhuān)心致志，否則一個(gè)小細節不注意，都會(huì )導致測量結果不準確。

生活中的薛其坤爽朗豪氣，顯得大大咧咧，對很多事不太在意，但是進(jìn)入科研狀態(tài)時(shí)，他像變了一個(gè)人似的，極其嚴謹細致，特別是把各類(lèi)實(shí)驗儀器都看得非常重。他常說(shuō)，這些儀器很昂貴，如果不好好用，既浪費時(shí)間，也浪費科研資源。

作為科學(xué)家，薛其坤處處求新、求變。王亞愚介紹，大家與薛其坤討論科學(xué)問(wèn)題時(shí)會(huì )發(fā)現，他與一般人“想清楚了，再做”不同，他認為“對一些想清楚的問(wèn)題，就沒(méi)必要再去下大功夫去研究了”。相反，對那些反復思考而不得其解的問(wèn)題，我們才要多探討和摸索，從中更可能獲得新的發(fā)現。在科研中，薛其坤一向倡導獨辟蹊徑，尤其對與主流學(xué)術(shù)認識不一致的觀(guān)點(diǎn)，興致盎然。在同事們看來(lái)，他這些與眾不同的認識和行為習慣，是其取得科研突破的一個(gè)重要原因。

薛其坤淡泊明志，談及取得的卓越成就時(shí)，他總是很謙遜地表示，現代科學(xué)研究是團隊合作的結晶，沒(méi)有優(yōu)秀團隊緊密高效合作，不可能有量子反常霍爾效應等重大原創(chuàng )突破，個(gè)人在其中的貢獻其實(shí)是微不足道的。

十年樹(shù)木，百年樹(shù)人。薛其坤以創(chuàng )新人才培養為己任，為此傾注了大量心血。據清華大學(xué)物理系教授、黨委書(shū)記肖志剛介紹，薛其坤在教育教學(xué)中，致力于傳播嚴謹的學(xué)風(fēng)，他甚至要求那些科研不夠細致的學(xué)生把論文修改10遍且把每遍修改后的版本發(fā)給他審改，以此倒逼他們形成精益求精的治學(xué)態(tài)度。薛其坤這一招被肖志剛等教師在教育教學(xué)中吸收借鑒。

滿(mǎn)園春色，桃李芬芳。薛其坤為國家培養了一批凝態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域創(chuàng )新人才，他們中已有1人被評選為中國科學(xué)院院士，30余人次入選國家級人才計劃。

薛其坤帶領(lǐng)團隊取得的創(chuàng )新成就讓中國凝態(tài)物理學(xué)大步挺進(jìn)國際最前沿，他本人憑借在量子反常霍爾效應方面的創(chuàng )新突破摘得國際凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的最高獎——美國物理學(xué)會(huì )奧利弗·巴克利獎。這是該獎自1953年授獎以來(lái)，首次頒發(fā)給中國籍物理學(xué)家。在此之前，薛其坤已作為第一完成人榮獲2018年度國家自然科學(xué)獎一等獎，并獲得國際低溫物理最高獎——菲列茲·倫敦獎。

薛其坤從沂蒙山區走出，一路成長(cháng)為在凝態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域具有重要國際影響的科學(xué)家。回顧自己的人生跨越歷程，他頗為感慨地說(shuō)，黨的改革開(kāi)放政策為中國科學(xué)家取得更多更大創(chuàng )新成果、實(shí)現更高人生價(jià)值創(chuàng )造了良好環(huán)境，為中國科學(xué)走向世界奠定了堅實(shí)基礎。

作為中國科學(xué)家代表，薛其坤經(jīng)常受邀到國際會(huì )議上作報告。這彰顯國際科技界對中國科研成就的認可和重視，讓他感到自豪的同時(shí)，也讓他肩頭有更多沉甸甸的責任。他表示，我們中國科學(xué)家要繼續努力拼搏，取得更多原創(chuàng )成果，推進(jìn)人類(lèi)認知、增進(jìn)人類(lèi)共同福祉。

薛其坤指出，今天的中國，科研條件和環(huán)境都得到顯著(zhù)提升，中國科技工作者應有足夠自信去挑戰重大科學(xué)難題、解決核心技術(shù)難題，為加快建設科技強國，實(shí)現高水平科技自立自強作出更大貢獻。