深圳商報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，首次驗證三維量子霍爾效應，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。
此項年度評選活動(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)報社承辦，至今已舉辦26次。
1987年，著(zhù)名物理學(xué)家、哈佛大學(xué)教授伯特蘭·霍爾珀林（Bertrand Halperin）從理論上預言了三維量子霍爾效應的存在和它的測量特征?；魻栃枋隽水敶艌?chǎng)加載到金屬和半導體上時(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)現了霍爾效應和量子霍爾效應。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，首次在毫米級的碲化鋯（ZrTe5）塊體單晶體材料中觀(guān)測到三維量子霍爾效應的明確證據，并指出該效應可能是由于磁場(chǎng)下相互作用產(chǎn)生的電荷密度波誘導的。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)界認為，自發(fā)現量子霍爾效應后，學(xué)界把注意力集中在二維體系。這次發(fā)現的三維量子霍爾效應，“補全了霍爾效應家族的一個(gè)重要拼圖”。
此次研究團隊的實(shí)驗成果，讓困擾了科學(xué)界32年的難題迎刃而解。拓撲序理論的提出者、美國國家科學(xué)院院士文小剛教授稱(chēng)，“這一新的實(shí)驗發(fā)現，給了我們一個(gè)新的材料體系，其中也能產(chǎn)生拓撲序?！痹诘弥舜窝芯繄F隊的實(shí)驗成果后，霍爾珀林教授向團隊表達了祝賀和肯定，并稱(chēng)贊團隊的成果“具有很高價(jià)值”。
2019年5月接受記者采訪(fǎng)時(shí)，張立源表示，2014年加入南科大后，他便著(zhù)手籌備這項研究。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(mén)且充滿(mǎn)競爭的研究領(lǐng)域。研究過(guò)程中，張立源注意到了三維電子氣這一相對“冷門(mén)”的研究方向。不懼“跨界”的他果斷調整目標，“邊做邊學(xué)”。研究初期，由于早期樣品的品質(zhì)不同，實(shí)驗結果呈現出復雜的多樣性，研究團隊一度陷入迷茫中。堅持還是放棄？困難面前，張立源沉住氣、細心分析，鼓勵團隊振作精神，繼續前進(jìn)。終于，在某天分析一組常規的實(shí)驗數據時(shí)，張立源發(fā)現了一個(gè)此前忽略掉的規律。他立刻集合課題組，安排團隊開(kāi)展一系列重復實(shí)驗，并成功驗證了這個(gè)規律，終于打開(kāi)了研究的突破口。
張立源表示，今天三維量子霍爾效應已被觀(guān)測到，在豐富的三維體系里會(huì )存在無(wú)限可能性，自己會(huì )繼續朝這個(gè)新開(kāi)辟的方向研究?！斑@項成果對未來(lái)學(xué)術(shù)研究和日常生活的影響我也無(wú)法猜測，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(shuō)。 （吳吉）