深圳商報(bào)2020年1月13日訊 1月11日，中國科學(xué)院院士和中國工程院院士投票評(píng)選的2019年中國十大科技進(jìn)展新聞、世界十大科技進(jìn)展新聞出爐。南方科技大學(xué)張立源課題組和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)喬振華課題組等合作，首次驗(yàn)證三維量子霍爾效應(yīng)，其研究成果獲兩院院士肯定，入圍2019年中國十大科技進(jìn)展新聞。
此項(xiàng)年度評(píng)選活動(dòng)由中國科學(xué)院、中國工程院主辦，中國科學(xué)院學(xué)部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學(xué)報(bào)社承辦，至今已舉辦26次。
1987年，著名物理學(xué)家、哈佛大學(xué)教授伯特蘭·霍爾珀林（Bertrand Halperin）從理論上預(yù)言了三維量子霍爾效應(yīng)的存在和它的測(cè)量特征?；魻栃?yīng)描述了當(dāng)磁場(chǎng)加載到金屬和半導(dǎo)體上時(shí)，電力與磁力之間的一種相互關(guān)系。其后，國際科學(xué)界相繼發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)和量子霍爾效應(yīng)。南方科技大學(xué)張立源課題組和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)喬振華課題組等合作，首次在毫米級(jí)的碲化鋯（ZrTe5）塊體單晶體材料中觀測(cè)到三維量子霍爾效應(yīng)的明確證據(jù)，并指出該效應(yīng)可能是由于磁場(chǎng)下相互作用產(chǎn)生的電荷密度波誘導(dǎo)的。這一重要研究成果于2019年5月9日發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》上。業(yè)界認(rèn)為，自發(fā)現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)后，學(xué)界把注意力集中在二維體系。這次發(fā)現(xiàn)的三維量子霍爾效應(yīng)，“補(bǔ)全了霍爾效應(yīng)家族的一個(gè)重要拼圖”。
此次研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)成果，讓困擾了科學(xué)界32年的難題迎刃而解。拓?fù)湫蚶碚摰奶岢稣?、美國國家科學(xué)院院士文小剛教授稱，“這一新的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，給了我們一個(gè)新的材料體系，其中也能產(chǎn)生拓?fù)湫??！痹诘弥舜窝芯繄F(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)成果后，霍爾珀林教授向團(tuán)隊(duì)表達(dá)了祝賀和肯定，并稱贊團(tuán)隊(duì)的成果“具有很高價(jià)值”。
2019年5月接受記者采訪時(shí)，張立源表示，2014年加入南科大后，他便著手籌備這項(xiàng)研究。起初，張立源的研究方向主要集中在二維材料體系這個(gè)熱門且充滿競(jìng)爭(zhēng)的研究領(lǐng)域。研究過程中，張立源注意到了三維電子氣這一相對(duì)“冷門”的研究方向。不懼“跨界”的他果斷調(diào)整目標(biāo)，“邊做邊學(xué)”。研究初期，由于早期樣品的品質(zhì)不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)出復(fù)雜的多樣性，研究團(tuán)隊(duì)一度陷入迷茫中。堅(jiān)持還是放棄？困難面前，張立源沉住氣、細(xì)心分析，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)振作精神，繼續(xù)前進(jìn)。終于，在某天分析一組常規(guī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，張立源發(fā)現(xiàn)了一個(gè)此前忽略掉的規(guī)律。他立刻集合課題組，安排團(tuán)隊(duì)開展一系列重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并成功驗(yàn)證了這個(gè)規(guī)律，終于打開了研究的突破口。
張立源表示，今天三維量子霍爾效應(yīng)已被觀測(cè)到，在豐富的三維體系里會(huì)存在無限可能性，自己會(huì)繼續(xù)朝這個(gè)新開辟的方向研究?！斑@項(xiàng)成果對(duì)未來學(xué)術(shù)研究和日常生活的影響我也無法猜測(cè)，我能做的就是告訴大家，這里還有個(gè)鉆石礦在向大家招手?！睆埩⒃凑f。 （吳吉）