微观世界的秘密他们知道

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穿墙而过，生与死都是只能存在于神话的想象，但在微观世界却是真实的。微观世界的运行受量子力学定律的支配，这将显示出与宏观世界完全不同的现象。

量子材料能够在宏观尺度上显示量子力学效应，目前已成为物理学、材料科学、电子学、量子信息等学科的研究热点，这是清华大学薛其坤研究团队的突破。几年来，薛其坤的研究团队在量子材料研究方面取得了一系列国际领先的科研成果，特别是量子反常霍尔效应的首次实验发现，是近年来世界物理领域最重要的实验突破之一，引领了国际学术方向。

2019年初，以中国科学院薛其坤院士为首的清华大学和中国科学院物理研究所实验团队完成了量子反常霍尔效应的实验发现，获得了2018年国家自然科学奖一等奖。

在微观世界中，没有强磁场，电子可以有规律、有秩序地在自己的跑道上运行，这是薛其坤对量子反常霍尔效应的通俗解释。是他的团队在实验中首次观察到这一现象。

在那个世界里，粒子是如何跨越势垒的，为什么电子能够飞跃？这些奇妙的现象是偶然的吗？原则是什么？薛其坤表示，兴趣和好奇心是科学家坚持枯燥实验和科学研究的驱动力。

2008年前后，中国物理学家、斯坦福大学张首晟教授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，并从理论上提出了用这种材料实现量子反常霍尔效应的可能性，但在实验中能否发现还不清楚。长期从事量子物理研究的薛其坤意识到这是一个值得中国进一步研究的领域。从那以后，他和他的团队对拓扑绝缘体中的新型量子效应进行了实验研究。

量子霍尔效应在凝聚态物理中起着极其重要的作用。当我们使用电脑时，我们会遇到电脑发热、能量损失和速度慢等问题。这是因为在正常情况下，芯片中的电子没有特定的轨道，相互碰撞，导致能量损失。量子霍尔效应可以改变这种现象，它可以用来开发新一代的低能量晶体管和电子器件，减少芯片的热量和能量损失，从而使推动信息技术的进步成为可能。

然而，普通量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场(通常是地磁场的几万倍甚至几十万倍)，这非常昂贵并且难以应用。清华大学教授、团队成员何克告诉记者，量子反常霍尔效应最奇妙的地方在于它不需要任何外部磁场。因此，这一研究成果将促进新一代低能量晶体管和电子器件的发展，并可能加速信息技术革命的进程。

该项目的五位主要实施者薛其坤、王、何科、村和都是相关领域有影响的物理学家。我们团队中有许多杰出的物理学家。为了科学目标而联合力量，克服困难将是未来科学研究的趋势。薛启坤说道。

长期以来，该团队的样品制备人员和测试人员一直保持无缝连接，以保持高效运行。在量子反常霍尔效应实验成功之前，他们尝试了1000多个拓扑绝缘体样品。

薛其坤认为，对于他的研究团队来说，发现量子反常霍尔效应是下一步科学研究的开始，科学探索的道路从未停止过。他说，之前，量子反常霍尔效应是在接近-273摄氏度的温度下实现的，如果真的应用，就必须提高温度，所以现在团队正在实验量子反常霍尔效应是否可以在更高的温度下实现。