張金松：“掘金”量子物理 - 清華大學(xué)消息網(wǎng)

2014-06-16 11:47 來源：http://m.elinglong.com/ 閱讀：次

　　“迎挑釁”不做追隨者

　　當(dāng)他的心向物理學(xué)湊近時(shí)，榮幸之神也抉擇了這個(gè)不服輸?shù)纳倌辏鮼営?a href='http://m.elinglong.com/CEOshizi/' target='_blank'>老師回國(guó)了，并籌備在清華物理系組建新的實(shí)驗(yàn)室。在美國(guó)期間，王亞愚因?yàn)樵诟邷爻瑢?dǎo)范疇的出色工作，被授予凝集態(tài)物理青年物理學(xué)家的最高獎(jiǎng)項(xiàng)。

　　“小直覺”結(jié)緣物理學(xué)

　　當(dāng)張金松以第一作者的身份在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表了量子反常霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)成果，被楊振寧稱頌為“中國(guó)實(shí)驗(yàn)室里發(fā)表的第一次諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的物理學(xué)論文”、被評(píng)為清華大學(xué)“學(xué)術(shù)新秀”、榮獲第八屆中國(guó)青少年科技立異獎(jiǎng)時(shí)，他剛滿28歲。

　　這一次，張金松沒有遲疑，拜在了王亞愚門下。

　　張金松鑒戒了別人用金屬銦做電極的方式。為此，他把一整塊銦像切土豆一樣，先切條再切塊，最后切成只有圓珠筆的圓珠大小的微粒。一番搗鼓之后，終于成功。實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量效率為之大幅進(jìn)步，從以前的每周發(fā)送一次測(cè)量數(shù)據(jù)變?yōu)榱颂焯於寄馨l(fā)送一次測(cè)量數(shù)據(jù)。張金松說：“我是一個(gè)十分求實(shí)的人，感到用樣品加工得再美麗，不夠快也是不好的。假如按照以前的效力，我們確定不會(huì)這么快的得出最后的結(jié)果。”

　　“不服氣”走上科研路

大三的暑假小學(xué)期，有意在讀研時(shí)換專業(yè)的張金松報(bào)名參加了自動(dòng)化專業(yè)的一個(gè)實(shí)習(xí)項(xiàng)目。主動(dòng)化是清華的王牌專業(yè)，就業(yè)一直強(qiáng)勁。然而在實(shí)習(xí)鄰近停止時(shí)，張金松發(fā)現(xiàn)，領(lǐng)導(dǎo)老師連自己的名字都沒記住。

　　行將博士畢業(yè)的張金松，已經(jīng)接洽好了下一站——斯坦福大學(xué)。張金松說：“在量子反常霍爾效應(yīng)這個(gè)實(shí)驗(yàn)上，我做的工作不是不可代替的，我的導(dǎo)師可以，師弟師妹也可以。”盼望獨(dú)破創(chuàng)新工作的他盼望通過更多的項(xiàng)目來證明自己，“在一個(gè)項(xiàng)目上取得成績(jī)，可能會(huì)有些福氣因素。但如果在很多的項(xiàng)目上都取得成績(jī)，那就真正闡明了你的能力。”

　　然而，他與量子反常霍爾效應(yīng)的這一段“感情路”卻崎嶇遍布，包含物理在內(nèi)的基礎(chǔ)科學(xué)研究，往往無奈預(yù)期能失掉科研成果。“那時(shí)的迷茫，重要來自對(duì)將來的不斷定。你并不曉得破費(fèi)那么多時(shí)間，最后能不能得到想要的成果。”張金松說。實(shí)驗(yàn)中，曾有長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月的時(shí)間，大家每天制造材料、進(jìn)行測(cè)量，一天之內(nèi)就實(shí)現(xiàn)一個(gè)輪回。然而，材料一個(gè)個(gè)淘汰，實(shí)驗(yàn)卻沒有取得任何進(jìn)展。

　　“沉下心”享受美好處

　　所有能想到的問題都已想到，所有能嘗試的辦法都已嘗試，簡(jiǎn)直所有的學(xué)生都認(rèn)為不可能再干下去了。張金松說，那時(shí)大家甚至開始猜忌，量子反常霍爾效應(yīng)是否真的能夠被實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)？

　　“你不談戀愛嗎？不打游戲嗎？沒有業(yè)余喜好嗎？”面對(duì)記者的疑難，他的答復(fù)很簡(jiǎn)略：“比起這些，我更愛好學(xué)習(xí)。”帶著鄉(xiāng)村孩子對(duì)家庭的義務(wù)感和一絲高中時(shí)期優(yōu)等生的小自豪，張金松不能接收大一第一學(xué)期結(jié)束時(shí)，班級(jí)排名第20的事實(shí)。四年，近乎刻薄地自我請(qǐng)求，使他在畢業(yè)時(shí)在班級(jí)排名前進(jìn)到了第6名。

　　測(cè)量中，錯(cuò)誤們時(shí)常能看到這樣一幕，張金松常常貼在顯微鏡前，用牙簽把6粒銦粒正確嵌到只有多少平方毫米大小的材料上。每每這時(shí)，張金松就屏住呼吸膽大妄為，“呼吸動(dòng)作一大，氣流就把材料吹跑了。”

　　為什么取舍學(xué)物理，張金松仿佛從未像現(xiàn)在這樣須要如斯頻繁地思考和面對(duì)這個(gè)問題，然而實(shí)際情形就是，2004年考大學(xué)報(bào)意愿時(shí)，小學(xué)未畢業(yè)的父母并不能給他任何看法，張金松單獨(dú)一人坐在家中，拿著清華大學(xué)的招生簡(jiǎn)章逐行讀給自己聽，最后挑選了這個(gè)自己善于的學(xué)科，懵懂中，他踏入了物理學(xué)科的高等殿堂。

　　失蹤感讓張金松意識(shí)到，物理才是本人的特長(zhǎng)和情感所在。大學(xué)三年下來，張金松成就始終金榜題名，順利取得直博資歷。就這么換專業(yè)？張金松第一次有了不信服的動(dòng)機(jī)：“物理學(xué)了那么多年，就那么廢棄，對(duì)得起自己?jiǎn)幔?rdquo;

興許勝利者素來都是孤單的，本科四年的自習(xí)生活，他從來都是來去一人，“保持”猶如一種信奉始終隨同著他。

　　“有時(shí)候就是這樣，為了一個(gè)打破，要花很長(zhǎng)的時(shí)間。”他說，在這種單調(diào)的研究中，張金松也在享受著物理帶給他的美妙。“你能不能設(shè)想在一個(gè)特別的材料里，里面的電子就像高速公路的汽車一樣沿著特定車道行駛，而不是像普通材料里的電子那樣橫七豎八。這樣如果利用到電腦或者手機(jī)里，那運(yùn)行應(yīng)當(dāng)會(huì)更快，產(chǎn)熱也會(huì)異常少。”

　　“她最為美妙的處所主要有兩點(diǎn)，第一，處于量子反常霍爾效應(yīng)的電子與普通材料中的電子比擬，就似乎是在高速公路上行駛的汽車一樣，互不煩擾，高速運(yùn)行；第二，量子反常霍爾效應(yīng)的材料自身就是一個(gè)鐵磁體，因而不需要任何外增強(qiáng)磁場(chǎng)，就可以讓電子在高速公路上行駛，為這個(gè)運(yùn)用帶來了遼闊的遠(yuǎn)景。這象征著，量子反常霍爾效應(yīng)如果可能在我們的日常生活中得到應(yīng)用，將很有可能開啟新一輪的科技革命。”談到量子反常霍爾效應(yīng)，他就像在念叨自己的愛人一樣語調(diào)溫順。

9年前的張金松作為一名物理系大一新生，坐在清華六教教室里聽楊振寧先生講《一般物理》時(shí)，還在問同窗：“楊振寧是誰？”

　　2010年秋，急于回國(guó)加入科研項(xiàng)目標(biāo)張金松，提前7天回國(guó)。回國(guó)之后，薛其坤院士領(lǐng)銜的研討團(tuán)隊(duì)已經(jīng)投入量子反常霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，王亞愚教學(xué)在其中擔(dān)負(fù)主要的輸運(yùn)測(cè)量工作。張金松不休整，立即參加團(tuán)隊(duì)，終于開端了自己的科研之路。

　　隨后未幾，同學(xué)的一次偶爾對(duì)照實(shí)驗(yàn)，發(fā)明樣品名義在不籠罩任何維護(hù)層時(shí)，量子反常霍爾效應(yīng)變得更加顯明。從此，實(shí)驗(yàn)獲得重大沖破。8月22日，站在中國(guó)青少年科技翻新獎(jiǎng)的發(fā)言臺(tái)上，張金松發(fā)表獲獎(jiǎng)感言：“做科學(xué)研究必需堅(jiān)持不懈，學(xué)會(huì)見對(duì)失敗，不輕言放棄！”

　　“動(dòng)手”是張金松的強(qiáng)項(xiàng)，也許是來自于木工父親的遺傳，小時(shí)候的他像良多男孩子一樣愛“搞損壞”。家里的小物件他都會(huì)拆開來，好奇地看看里面到底是什么。他的手很巧，拿張紙，不一會(huì)兒就能折出小汽車和小飛機(jī)，有時(shí)候他也會(huì)買些整機(jī)，沉迷在自己組裝的快活當(dāng)中，這樣的上風(fēng)一直伴隨他進(jìn)入到了后來的學(xué)習(xí)中，本科時(shí)代他的學(xué)科成績(jī)固然不是班中的佼佼者，但做起物理實(shí)驗(yàn)卻得心應(yīng)手，他把這稱為對(duì)物理的一點(diǎn)“小直覺”。

　　“這個(gè)專業(yè)并不傳授專門的職業(yè)技巧，未來要么轉(zhuǎn)學(xué)其余方向，要么在科學(xué)研究上一直走下去。而與多數(shù)基本科學(xué)專業(yè)一樣，物理專業(yè)畢業(yè)后很難讓他找到一份報(bào)酬豐富的工作。”有這種設(shè)法時(shí)，張金松剛上大學(xué)二年級(jí)，看著四周其他專業(yè)陸續(xù)呈現(xiàn)到至公司拿高薪的師哥師姐和生涯拮據(jù)的爹媽，他搖動(dòng)了。

張金松：“掘金”量子物理

　　“剛開始做科研的時(shí)候，導(dǎo)師讓我干什么，我就干什么。當(dāng)初，咱們更偏向于主動(dòng)提出主意，自動(dòng)開辟思路，獨(dú)特解決科研問題。”從被動(dòng)科研改變成主動(dòng)科研，是張金松人生中的重要一步。

　　在團(tuán)隊(duì)成員的共同盡力下，歷經(jīng)4年，2012年10月15日，量子反常霍爾效應(yīng)的表示數(shù)據(jù)終于涌現(xiàn)在儀器上。2013年3月15日，相干論文在美國(guó)《科學(xué)》雜志在線發(fā)表，張金松為4名共同第一作者之一，楊振寧評(píng)估：“這是第一次從中國(guó)實(shí)驗(yàn)室里發(fā)表的諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的物理學(xué)論文。”

　　跟著量子物理的發(fā)展，在試驗(yàn)中觀測(cè)到量子變態(tài)霍爾效應(yīng)成為全世界迷信家夢(mèng)寐以求的目的，這一次，張金松跟團(tuán)隊(duì)成員一起，發(fā)動(dòng)總攻。為了尋找和驗(yàn)證這一效應(yīng)，他和團(tuán)隊(duì)整整花了4年時(shí)光，丈量了1000多個(gè)樣品，依照分工，張金松承當(dāng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)資料的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行精細(xì)測(cè)量的工作。對(duì)張金松來說，這堪稱恰如私愿。著手才能強(qiáng)，是他在童年時(shí)就展示出來的特色。

　　張金松對(duì)物理的那點(diǎn)“小直覺”很快在實(shí)驗(yàn)中得以施展。按照流程，在測(cè)量之前，樣品要進(jìn)步行龐雜的電極鍍膜，為了省錢，名目組總要攢夠7、8個(gè)樣品再去鍍膜，而每個(gè)樣品的均勻測(cè)量周期都要2天左右。兩個(gè)月后，張金松受不了了：“這也太慢了！”

　　直博二年級(jí)時(shí)，張金松到美國(guó)布魯克海文國(guó)度實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了為期一年的交換學(xué)習(xí)。然而，美國(guó)導(dǎo)師對(duì)張金松并不器重，只是部署他做一些打雜之事。長(zhǎng)時(shí)間的“安閑”，讓二心想搞科研的張金松憋得發(fā)窘，美國(guó)導(dǎo)師的鄙棄，又一次激發(fā)了他心中的不折服：“回國(guó)之后，必定要在科研上搞點(diǎn)花樣出來！”

　　雖然高考時(shí)選擇專業(yè)有點(diǎn)“稀里糊涂”，但在高手如云的清華大學(xué)，他卻絲絕不敢松散。大學(xué)四年，所有的周末時(shí)間都是在自習(xí)室里渡過的他，恐怕要讓很多的大學(xué)生贊嘆了。

　　這一次，張金松終于讓楊振寧意識(shí)了當(dāng)初茫茫眾生中，那個(gè)悶頭聽他講《普通物理》課的小伙子。

　　坐在清華大學(xué)萬人食堂的咖啡廳里，張金松和來這里學(xué)習(xí)交談的學(xué)生們看似差異不大，瘦小的他，一身休閑打扮，學(xué)賭氣的金絲眼鏡搭配略顯羞怯，“學(xué)術(shù)牛人”就掩飾在這樣低調(diào)的外在之下，這樣的他一不留心就會(huì)吞沒在校園無數(shù)個(gè)求學(xué)的身影當(dāng)中。張金松坦言，他險(xiǎn)些就成了碌碌人群中的一員，左右運(yùn)氣的，除了那么一點(diǎn)點(diǎn)機(jī)會(huì)之外，還有他一直堅(jiān)守著的一句話——“堅(jiān)持是一種精力，挑戰(zhàn)是一種信奉。”

　　■ 人物檔案：張金松，清華大學(xué)物理系2008級(jí)博士生。所在團(tuán)隊(duì)通過四年的不懈努力，在實(shí)驗(yàn)上首次實(shí)現(xiàn)了量子反常霍爾效應(yīng)，相關(guān)成果以共同第一作者身份發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，被楊振寧先生稱為第一次在中國(guó)實(shí)驗(yàn)室里發(fā)表的諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的物理學(xué)論文。曾任物理系研究生會(huì)學(xué)術(shù)副主席,清華總裁，獲清華大學(xué)“學(xué)術(shù)新秀”、博士研究生學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)等聲譽(yù)。2013年7月被評(píng)為清華大學(xué)優(yōu)良共產(chǎn)黨員。2013年8月榮獲第八屆中國(guó)青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。

起源：科技日?qǐng)?bào) 2013-12-18 賈婧

　　要害時(shí)刻，團(tuán)隊(duì)帶頭人薛其坤說：“我們現(xiàn)在從事的實(shí)驗(yàn)工作是無比重要的，你們有可能發(fā)現(xiàn)從沒有人看到過的貨色。要是看到了，這一輩子都值了；要是看不到，你們也能從中歷練、成長(zhǎng)許多。”