薛其坤院士：室温超导与量子霍尔效应研究新进展

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薛其坤院士：室温超导与量子霍尔效应研究新进展

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网易

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10月25日，在2024世界顶尖科学家论坛开幕式上，2023年国家最高科学技术奖得主、中国科学院院士薛其坤教授以《材料与科学发现》为题，分享了物理和材料领域的最新进展。

室温超导体：从理论到应用的突破

薛其坤教授首先从温度的衡量体系讲起，介绍了摄氏温度和开氏温度的区别。他指出，液氮的沸点为-196度，而液氮3的沸点则低至-272.85度，制备成本高达每升4000美金。这说明，要实现超导现象，需要极低的温度条件。

1911年，科学家首次发现超导现象，即将汞冷却至-268.98℃时，汞的电阻突然消失。此后，科学家们一直在寻找能够在更高温度下实现超导的材料。1986年，研究人员在酮酸盐材料中发现了77开氏度的超导现象，这一发现大大提高了人们对超导应用的期待。

近年来，研究取得重要突破。2006-2010年间，德国团队与吉林大学合作，在高压状态下实现了250开氏度的超导。这一发现不仅超越了地球上最冷地区的温度，更为室温超导体的实现带来了希望。薛其坤教授表示，如果能够找到室温超导材料，人类将进入一个全新的科技时代，例如，可以利用磁悬浮技术轻松迁移建筑物。

量子霍尔效应：从理论到应用的突破

量子霍尔效应是凝聚态物理领域的重要研究方向。1879年发现的金属霍尔效应，经过百年发展，衍生出了整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应，均获得了诺贝尔物理学奖。然而，这些效应的实现需要极强的磁场，限制了其在个人电脑等设备中的应用。

2006年，美国斯坦福大学张首晟教授团队预言了二维拓扑绝缘体中的量子自旋霍尔效应。2010年，中国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体是实现量子反常霍尔效应的最佳体系。经过4年努力，由清华大学薛其坤院士领衔的团队最终在2013年成功观测到了量子反常霍尔效应，这一成果发表于《科学》杂志，并被评价为“里程碑式的工作”。