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年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞出爐。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(yīng)，其研究成果獲兩院院士肯定，入圍2019年中國十大科技進展新聞。
此項年度評選活動由中國科學(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(yù)言了三維量子霍爾效應(yīng)的存在和它的測量特征?；魻栃?yīng)描述了當磁場加載到金屬和半導(dǎo)體上時，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(xiàn)了霍爾效應(yīng)和量子霍爾效應(yīng)。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測到三維量子霍爾效應(yīng)的明確證據(jù)，并指出該效應(yīng)可能是由于磁場下相互作用產(chǎn)生的電荷密度波誘導(dǎo)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(xiàn)量子霍爾效應(yīng)后，學(xué)界把注意力集中在二維體系。這次發(fā)現(xiàn)的三維量子霍爾效應(yīng)，“補全了霍爾效應(yīng)家族的一個重要拼圖”。
此次研究團隊的實驗成果，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，“這一新的實驗發(fā)現(xiàn)，給了我們一個新的材料體系，其中也能產(chǎn)生拓撲序?！痹诘弥舜窝芯繄F隊的實驗成果后，霍爾珀林教授向團隊表達了祝賀和肯定，并稱贊團隊的成果“具有很高價值”。
2019年5月接受記者采訪時，張立源表示，2014年加入南科大后，他便著手籌備這項研究。起初，張立源的研究方向主要集中在二維材料體系這個熱門且充滿競爭的研究領(lǐng)域。研究過程中，張立源注意到了三維電子氣這一相對“冷門”的研究方向。不懼“跨界”的他果斷調(diào)整目標，“邊做邊學(xué)”。研究初期，由于早期樣品的品質(zhì)不同，實驗結(jié)果呈現(xiàn)出復(fù)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(xù)前進。終于，在某天分析一組常規(guī)的實驗數(shù)據(jù)時，張立源發(fā)現(xiàn)了一個此前忽略掉的規(guī)律。他立刻集合課題組，安排團隊開展一系列重復(fù)實驗，并成功驗證了這個規(guī)律，終于打開了研究的突破口。
張立源表示，今天三維量子霍爾效應(yīng)已被觀測到，在豐富的三維體系里會存在無限可能性，自己會繼續(xù)朝這個新開辟的方向研究?！斑@項成果對未來學(xué)術(shù)研究和日常生活的影響我也無法猜測，我能做的就是告訴大家，這里還有個鉆石礦在向大家招手?！睆埩⒃凑f。 （吳吉）