前天，中國2018年度國家科技獎勵大會在北京舉行，獲獎人員當中，除了獲得2018年度國家最高科學技術獎——特等獎的劉永坦院士和錢工虎院士，成為最閃耀的巨星之外，還有一位獲得本年度國家自然科學獎項中唯一一等獎的薛其坤教授吸引了眾多的目光。
薛其坤院士介紹“量子反常霍爾效應的實驗發現”
中國科學院院士、清華大學副校長薛其坤教授領導的清華大學、中科院物理研究所實驗團隊完成的“量子反常霍爾效應的實驗發現”項目，在獲得國家獎項之前，該項究成果論文就被楊振寧讚譽為“這是第一次從中國實驗室裡發表的諾貝爾獎級的物理學論文”。
這項被高度讚美的研究到底是什麼？它又有什麼重大的意義呢？
1.什麼是量子霍爾效應？量子反常霍爾效應又是什麼？
量子霍爾效應是由德國科學家在1980年發現的一種量子效應，它是凝聚態物理學領域中最重要、最基本的量子效應之一。
在導體當中，內部電子無時不刻在雜亂無章的運動著。當我們在它兩端通電時，電子會從一端流入，另一端流出，但是這塊導體內部的電子還是雜亂的動著。此時的導體就像一個停車場，入口和出口的車輛都都得到有序控制，停車場內部卻混亂不堪，內部的工作效率極低，內耗非常嚴重。
這時，給這塊導體外部施加一個磁場，迫使導體內部的電子都跑到一邊，形成積累電荷。就如停車場內部加強了管理，所有車輛都只能有序的排到一邊，如此一來，停車場內部的運作就會非常高效，這就是量子霍爾效應。
在這種效應的作用下，導體內部因電子無序運動產生的發熱、損耗和速度下降的問題將極大的得到改善。
但是，量子霍爾效應需要非常強的磁場才能實現，如果一臺計算機要用量子霍爾效應來節能降熱，需要外加10個計算機這麼大的磁鐵才行，這不但不方便而且價格也將變得非常高。
這個問題，在1988年，美國物理學家霍爾丹就預言可能存在不需要外加磁場的量子霍爾效應，這種效應就被稱作“量子反常霍爾效應”。
2.量子反常霍爾效應研究歷史
量子反常霍爾效應自提出之後，就不斷有理論物理學家提出了各種方案，但是在實驗上卻沒有取得任何進展。
2006年, 美國斯坦福大學張首晟教授領導的理論組成功地預言了二維拓撲絕緣體中的量子自旋霍爾效應，並於2008年指出了在磁性摻雜的拓撲絕緣體中實現量子反常霍爾效應的新方向。
2010年，我國理論物理學家方忠、戴希等與張首晟教授合作，提出磁性摻雜的三維拓撲絕緣體有可能是實現量子化反常霍爾效應的最佳體系。
2009年，薛其坤領導的實驗團隊對量子反常霍爾效應的實驗進行攻關。他們利用分子束外延方法，生長出了高質量的Cr摻雜（Bi，Sb）2Te3拓撲絕緣體磁性薄膜。通過這種方法，他們生長出了1000多個樣品，終於在2012年底，團隊從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。
3.這一發現的重大意義
這一發現將對信息技術的進步產生重大影響，研究成果將推動新一代低能耗晶體管和電子學器件的發展，可能加速推進信息技術革命進程。
美國《科學》雜誌的匿名評審則給出了這樣的評價，“這篇文章結束了對量子反常霍爾效應多年的探尋，這是一項里程碑式的工作。我祝賀文章作者們在拓撲絕緣體研究中作出的重大突破。”
對於一直在材料學落後的中國來說，此項進展尤其值得大書特書。
眾所周知，限於材料的性能，我國的航空發動機、戰鬥機隱身材料、航母甲板、重型機械軸承等都長期受制於國外而不能快速發展。
薛其坤帶領的研究團隊
在這一材料上的突破，說明我們在材料學上的薄弱環節正在逐步得到改善，基礎數據不斷得到積累，只有這些基礎的研究得到了沉澱，新材料的研製才能不斷取得成績。可以預見不久的將來，與基礎材料相關的新成果，將會在我國逐漸井噴出來。
這也是特朗普先生不願意看到的，因而他們會更加露骨的全方面打擊我們，大家一定要做好思想準備哦！
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