“人人那个都说沂蒙山好，沂蒙那个山上好风光……”
伴随着悠扬的沂蒙山小调，中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤，在9月8日下午的第八期“浦江科学大师讲坛”上正式开讲。
这位从沂蒙山区走出来的物理学家从未忘记故土。他说，正是简朴艰苦的年少生活，赋予自己勤奋坚韧的品质，使他能够坚持“7-11”式工作模式30年，并支撑他在攀登科学高峰的路上一路前行。
作为当代中国凝聚态物理领域的杰出科学家，薛其坤以其在量子反常霍尔效应和高温超导电性研究中的开创性成就赢得了学界的广泛认可，获得包括国家自然科学一等奖、国家最高科学技术奖、菲列兹·伦敦奖、巴克利奖等多项国内外重要奖项。
从学术“富矿”中挖出新的“珠宝”
“超导是物理学科学发现的富矿。”薛其坤介绍，过去113年里，共有五次诺贝尔物理奖授予超导研究的物理学家。
身为科研工作者，他喜欢这种“富矿”，因为这种领域不仅蕴藏着丰富的科学发现，更能考验一个人的学术水平。
“超导体，首先必须是导体。导体电阻主要来源于原子振动对电子的散射。”薛其坤打了个形象的比喻：“温度低的时候，原子就不大运动了。就像一帮人做广播体操，中间有一个人想穿过去，这些人如果一直乱走，人很难走过去；但如果这些人都停下来，这个人就能找到空隙走过去。也就是说，温度越低，原子振动越弱，电阻就容易通过，所以超导一般会发生在低温。”
温度超过40K （零下233°C）的超导为高温超导。因此，在超导研究领域，提高超导体材料的临界温度（Tc）是关键。而霍尔效应的发现，打开了我们认识微观世界的又一扇大门。
霍尔效应指当电流沿纵向通过导体或半导体薄片时，如果薄片置于垂直方向的磁场中，就会在其两侧产生一个横向电压，即霍尔电压。这是由于载流子在洛伦兹力的作用下发生偏转所导致的。
而量子霍尔效应，则是霍尔效应的一种量子化版本。它是在强磁场下出现的一种特殊状态，其中霍尔电阻呈现出量子化的阶梯状特征。量子霍尔效应可以进一步分为整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应，前者发生在二维电子系统中，后者涉及到了分数激发态。
薛其坤提到，尽管霍尔效应通常需要在极强磁场下才能观察到，但早在1880年，霍尔就在研究磁性金属的霍尔效应时发现了一个有趣的现象：即使不加外磁场，也可以观测到霍尔电阻，这种在零磁场中的霍尔效应被称为反常霍尔效应。
这一发现引发了另一个问题：既然存在量子霍尔效应，那么是否也存在一个量子化的反常霍尔效应版本？
量子反常霍尔效应正是这样一种现象，它不需要外加磁场即可观察到量子化的霍尔电阻。在量子反常霍尔状态下，材料表面的电子遵循着特定的轨迹运动，形成所谓的边缘态，这些边缘态允许电子沿着特定的方向无散射地流动，从而大大降低了能量损耗。
“如果超导体中是所有地方的电阻都为0，那么量子霍尔效应的材料就是内部的电阻无穷大，而边缘的电阻为0。”薛其坤解释道。
回溯超导研究发展历程后，科学研究究竟该怎么去定义？薛其坤分享了自己对科学研究的理解，把科学研究分成三个层次——“0到1”的发现、“1到10”的拓展以及“10到100”的突破。
“选择研究方向至关重要。”他为青年研究人员给出建议，“如果是在这样一个前沿方向上，你就可能有机会在原来巨人科学发现的基础上再做出新的科学发现。”
“从年轻就要培养卓越的学术品味”
谈到支撑自己多年科研求索的内生动力，薛其坤总会提起自己从沂蒙山区走出的人生经历。
“小时候，在沂蒙山区经历过的艰苦生活使我能经受得住‘7-11’式工作模式的考验。”他口中的“7-11”工作模式，就是每天12小时以上、每月26天以上、每年330天以上的高强度学术工作。坚持了三十年，这份异于常人的吃苦耐劳给他带来了丰厚回报。
特殊的时代背景，也给薛其坤带来了强大的使命感与责任感：“作为1977年恢复高考后的第四批大学生，我全程目睹了我国改革开放四十多年来的历程。二十世纪八九十年代，我有过八年留学生活，这让我深切感受到了我国与美国、日本等国的巨大差距，这树立起了我科研报国的信念，驱使我不断作出学术突破。”
“孟子曰：孔子登东山而小鲁，登泰山而小天下。”薛其坤以登山为喻，阐释心中的科研精神，“自然界的表现形式千奇百怪，难以捉摸。做科学也就像登山，只有勇于挑战高峰，才能认识自然、改造自然。我们应该满怀豪情，用无限的想象力和严谨的科学态度，登上科技之峰。”
作为南方科技大学校长，薛其坤同时强调人才培养的重要性：“除了自己攀登的责任，我们也要为党和人民培养出一批又一批的后辈登山者，回报自己的祖国。”
他寄语青年人要培养卓越的学术品味：“我认为杨振宁先生是学术品味与科学直觉的典范。他从很年轻的时候起，就大量阅读了各种优秀的学术著作和论文，这为他后来所取得的成就打下了基础。”
为此，薛其坤给了三点建议：“首先是多读文献，每篇文献都有可学之处。其次是多请教人，每个人也都有过人之处。最后是多听报告，每个学术报告都有创新之处。只要勤奋努力，日积月累，就能有所收获。”
