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[焦点访谈]奇迹是怎样诞生的

来源:焦点访谈 2013-4-14

  中国科学家在实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这个“很可能引发一次信息技术革命”的发现被称为是创造了奇迹。那么这个奇迹是怎么发生的?为什么是中国科学家团队拔得头筹呢?

  记者在清华大学物理系采访时,薛其坤院士在实验室向记者展示了一个亮晶晶的小薄片。

  清华大学物理系主任 中国科学院院士 薛其坤:你现在看到的这个材料,就是我们实现了量子反常霍尔效应的类似的一个材料,上头长的那层薄膜呢,只有5个纳米厚,实际上你是看不到的,非常薄,长在这上面。整个这个实验发现的一个很大的创新,就在这个材料上面。它所有的奥妙,那些电子的高速公路,都在这个小样品上实现的。

  这个看上去没什么特别的小薄片,其实很不一般。它是在硅的衬底上,铺上一层只有五纳米厚,也就是相当于一个头发丝的十万分之一的薄膜。而这个薄膜是通过生长动力学的控制,使原子一层一层地长上去的。

  清华大学物理系主任 中国科学院院士 薛其坤:这个是非常困难的,因为你下面用到的是硅的一个衬底,你长的这个材料是不一样的,把不同的材料长在一起,而且在相邻的界面上,要达到原子级的平整,那么是非常困难的。

  为了制备出这个材料,他们遇到的难题远不止这一个。由于五纳米厚的薄膜是在超高真空环境下制备的,而制备完以后必须在大气中进行量子反常霍尔效应的观测,可是只有五纳米厚的薄膜在大气中几秒钟内就会被氧化掉,所以要想测量量子反常霍尔效应,就必须解决抗氧化的问题。从2008年开始至今,薛其坤院士带领他的团队经过1500多天的刻苦攻关,制作了1000多个这样的实验材料,在2012年10月12日终于发现了量子反常霍尔效应。

  清华大学物理系教授 王亚愚:碰到的几个瓶颈,现在想起来,都是研究方法的一些创新,有大有小,但是创新的背后,实际上都是很多年在技术、知识方面的积累。我想在这个方面,我们这个研究组,因为涉及到好几个研究组,我想大家在各自的领域,应该说都是确实是专家,是世界领先水平的专家,才能够让我们在不同的角度,样品的生长,器件的制备、测量,样品的调控能够做到创新。

  在薛其坤率领的这个科研团队采访时,经常听到的一个词就是“创新”,可以说一系列的创新思路和方法,是他们能够在这一领域拔得头筹的一个致胜法宝。据了解这个科研项目从立项到取得成果,只用了短短四年,之所以能够在这么短的时间里取得成功,源于他们拥有一个协同创新,默契合作的团队,而团队作战正是他们致胜的另一个法宝。

  清华大学“千人计划”教授 张首晟:所以在这个过程当中,就是大家的相互合作是非常重要,而且我们各有自己的长处。我是一位理论科学家,他是一位实验科学家,所以在这个过程中,我们相互在互补,我们相互在学习,总的来说是一种团队精诚合作的精神。

  这个团队的成员分别来自清华大学物理系、中国科学院物理研究所,他们都是在各自研究领域里的佼佼者,可以说是强强联手。但是由于每位科学家都有自己的工作套路和思维方式,合作之初常常出现“不合手”的情况。中科院物理所的副研究员何珂是负责样品生长工作的,他的小组制备出样品之后,由清华大学物理系教授王亚愚的小组进行测量。开始时王亚愚经常一次就向何珂要五六个样品,这让何珂有点吃不消。

  中科院物理所的副研究员 何珂:但是这对于我们来讲是一个非常困难的事情,因为我们以前的工作,大部分都是在超真空中,我们非常精细的一些工作,往往一个样品甚至都要研究两个星期。

  当出现这样的问题时,他们解决的办法就是充分的沟通和理解。而经过不断的磨合他们越来越默契了,思想碰撞的火花随之也越来越多。

  清华大学物理系主任 中国科学院院士 薛其坤:因为我们探索的是一个科学问题,所以我们只是按照怎么把这个团队最佳地在一块工作,而不是考虑任何其它的一些,比如说单位之间的区别。怎么把这个事做得更加有效。

  中科院物理所的副研究员 何珂:这种合作一旦建立起来,就会非常高效的,因为是两个完全不同的领域在一起高效合作,我想对这个项目是非常重要,也是我们之所以能够,这个项目可以领先于国外其它研究所做出来的一个重要原因。

  科学研究是一个艰难而曲折的过程,在遇到困难的时候,他们这个团队齐心合力,互相给予智力的支持,在精神上也互为支撑。

  清华大学物理系教授 王亚愚:当你遇到一个瓶颈的时候,你是想到去放弃还是继续走,还是换一条路,这个时候需要有不同的专长的人,大家坐在一起,这个时候互相之间的激发,互相之间的探讨非常非常重要,每个人有自己的观点,而这个观点,像我们都是通常实际上有点固执己见的,那么只要大家充分讨论,然后达成共识。

  记者在采访这些科学家时,有一点印象深刻:那就是他们对科学探索的热爱和激情溢于言表。科学研究在很多人的眼里是枯燥和寂寞的,但是在他们看来,却是非常有趣和美好的。也许,正是他们对科学探索的执着和热爱,才成就了他们今天创造的奇迹。

  清华大学物理系教授 王亚愚:我经常把科学研究比喻成探险,探险对一个你不喜欢它的人,觉得干嘛呢,找罪受,去那个地方受那么多苦,你的乐趣何在?那么科研工作非常像这个,你的乐趣在哪?你乐趣在于最终能够达到一个在历史上没有人发现过的,然后非常非常美妙的一个地方。

  记者在采访中反复听到了这样几个词:创新、团队、执着,这也是中国科学家创造奇迹的路径。当这些词汇变成实实在在的行动,每个人的梦想终会照进现实,走向成功。科学梦如此,中国梦亦如此。

  视频地址:http://news.cntv.cn/2013/04/14/VIDE1365942241000239.shtml

  (编者注:视频位于9分19秒——16分16秒)

 

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2013-04-15 16:46:53]
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