張金松：“掘金”量子物理 - 清華大學消息網

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

　　“迎挑釁”不做追隨者

　　當他的心向物理學湊近時，榮幸之神也抉擇了這個不服輸的少年，王亞愚老師回國了，并籌備在清華物理系組建新的實驗室。在美國期間，王亞愚因為在高溫超導范疇的出色工作，被授予凝集態物理青年物理學家的最高獎項。

　　“小直覺”結緣物理學

　　當張金松以第一作者的身份在美國《科學》雜志上發表了量子反常霍爾效應的實驗成果，被楊振寧稱頌為“中國實驗室里發表的第一次諾貝爾獎級的物理學論文”、被評為清華大學“學術新秀”、榮獲第八屆中國青少年科技立異獎時，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。實驗室的測量效率為之大幅進步，從以前的每周發送一次測量數據變為了天天都能發送一次測量數據。張金松說：“我是一個十分求實的人，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，我們確定不會這么快的得出最后的結果。”

　　“不服氣”走上科研路

大三的暑假小學期，有意在讀研時換專業的張金松報名參加了自動化專業的一個實習項目。主動化是清華的王牌專業，就業一直強勁。然而在實習鄰近停止時，張金松發現，領導老師連自己的名字都沒記住。

　　行將博士畢業的張金松，已經接洽好了下一站——斯坦福大學。張金松說：“在量子反常霍爾效應這個實驗上，我做的工作不是不可代替的，我的導師可以，師弟師妹也可以。”盼望獨破創新工作的他盼望通過更多的項目來證明自己，“在一個項目上取得成績，可能會有些福氣因素。但如果在很多的項目上都取得成績，那就真正闡明了你的能力。”

　　然而，他與量子反�；魻栃倪@一段“感情路”卻崎嶇遍布，包含物理在內的基礎科學研究，往往無奈預期能失掉科研成果。“那時的迷茫，重要來自對將來的不斷定。你并不曉得破費那么多時間，最后能不能得到想要的成果。”張金松說。實驗中，曾有長達7個月的時間，大家每天制造材料、進行測量，一天之內就實現一個輪回。然而，材料一個個淘汰，實驗卻沒有取得任何進展。

　　“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，簡直所有的學生都認為不可能再干下去了。張金松說，那時大家甚至開始猜忌，量子反�；魻栃欠裾娴哪軌虮粚嶒灠l現？

　　“你不談戀愛嗎？不打游戲嗎？沒有業余喜好嗎？”面對記者的疑難，他的答復很簡略：“比起這些，我更愛好學習。”帶著鄉村孩子對家庭的義務感和一絲高中時期優等生的小自豪，張金松不能接收大一第一學期結束時，班級排名第20的事實。四年，近乎刻薄地自我請求，使他在畢業時在班級排名前進到了第6名。

　　測量中，錯誤們時常能看到這樣一幕，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，張金松就屏住呼吸膽大妄為，“呼吸動作一大，氣流就把材料吹跑了。”

　　為什么取舍學物理，張金松仿佛從未像現在這樣須要如斯頻繁地思考和面對這個問題，然而實際情形就是，2004年考大學報意愿時，小學未畢業的父母并不能給他任何看法，張金松單獨一人坐在家中，拿著清華大學的招生簡章逐行讀給自己聽，最后挑選了這個自己善于的學科，懵懂中，他踏入了物理學科的高等殿堂。

　　失蹤感讓張金松意識到，物理才是本人的特長和情感所在。大學三年下來，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？張金松第一次有了不信服的動機：“物理學了那么多年，就那么廢棄，對得起自己嗎？”

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

　　“有時候就是這樣，為了一個打破，要花很長的時間。”他說，在這種單調的研究中，張金松也在享受著物理帶給他的美妙。“你能不能設想在一個特別的材料里，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里，那運行應當會更快，產熱也會異常少。”

　　“她最為美妙的處所主要有兩點，第一，處于量子反�；魻栃碾娮优c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，高速運行；第二，量子反�；魻栃牟牧献陨砭褪且粋€鐵磁體，因而不需要任何外增強磁場，就可以讓電子在高速公路上行駛，為這個運用帶來了遼闊的遠景。這象征著，量子反�；魻栃绻赡茉谖覀兊娜粘Ｉ钪械玫綉茫瑢⒑苡锌赡荛_啟新一輪的科技革命。”談到量子反常霍爾效應，他就像在念叨自己的愛人一樣語調溫順。

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，還在問同窗：“楊振寧是誰？”

　　2010年秋，急于回國加入科研項目標張金松，提前7天回國�；貒螅ζ淅ぴ菏款I銜的研討團隊已經投入量子反常霍爾效應的實驗研究，王亞愚教學在其中擔負主要的輸運測量工作。張金松不休整，立即參加團隊，終于開端了自己的科研之路。

　　隨后未幾，同學的一次偶爾對照實驗，發明樣品名義在不籠罩任何維護層時，量子反�；魻栃兊酶语@明。從此，實驗獲得重大沖破。8月22日，站在中國青少年科技翻新獎的發言臺上，張金松發表獲獎感言：“做科學研究必需堅持不懈，學會見對失敗，不輕言放棄！”

　　“動手”是張金松的強項，也許是來自于木工父親的遺傳，小時候的他像良多男孩子一樣愛“搞損壞”。家里的小物件他都會拆開來，好奇地看看里面到底是什么。他的手很巧，拿張紙，不一會兒就能折出小汽車和小飛機，有時候他也會買些整機，沉迷在自己組裝的快活當中，這樣的上風一直伴隨他進入到了后來的學習中，本科時代他的學科成績固然不是班中的佼佼者，但做起物理實驗卻得心應手，他把這稱為對物理的一點“小直覺”。

　　“這個專業并不傳授專門的職業技巧，未來要么轉學其余方向，要么在科學研究上一直走下去。而與多數基本科學專業一樣，物理專業畢業后很難讓他找到一份報酬豐富的工作。”有這種設法時，張金松剛上大學二年級，看著四周其他專業陸續呈現到至公司拿高薪的師哥師姐和生涯拮據的爹媽，他搖動了。

張金松：“掘金”量子物理

　　“剛開始做科研的時候，導師讓我干什么，我就干什么。當初，咱們更偏向于主動提出主意，自動開辟思路，獨特解決科研問題。”從被動科研改變成主動科研，是張金松人生中的重要一步。

　　在團隊成員的共同盡力下，歷經4年，2012年10月15日，量子反�；魻栃谋硎緮祿K于涌現在儀器上。2013年3月15日，相干論文在美國《科學》雜志在線發表，張金松為4名共同第一作者之一，楊振寧評估：“這是第一次從中國實驗室里發表的諾貝爾獎級的物理學論文。”

　　跟著量子物理的發展，在試驗中觀測到量子變態霍爾效應成為全世界迷信家夢寐以求的目的，這一次，張金松跟團隊成員一起，發動總攻。為了尋找和驗證這一效應，他和團隊整整花了4年時光，丈量了1000多個樣品，依照分工，張金松承當了對實驗資料的輸運性質進行精細測量的工作。對張金松來說，這堪稱恰如私愿。著手才能強，是他在童年時就展示出來的特色。

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

　　直博二年級時，張金松到美國布魯克海文國度實驗室進行了為期一年的交換學習。然而，美國導師對張金松并不器重，只是部署他做一些打雜之事。長時間的“安閑”，讓二心想搞科研的張金松憋得發窘，美國導師的鄙棄，又一次激發了他心中的不折服：“回國之后，必定要在科研上搞點花樣出來！”

　　雖然高考時選擇專業有點“稀里糊涂”，但在高手如云的清華大學，他卻絲絕不敢松散。大學四年，所有的周末時間都是在自習室里渡過的他，恐怕要讓很多的大學生贊嘆了。

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

　　坐在清華大學萬人食堂的咖啡廳里，張金松和來這里學習交談的學生們看似差異不大，瘦小的他，一身休閑打扮，學賭氣的金絲眼鏡搭配略顯羞怯，“學術牛人”就掩飾在這樣低調的外在之下，這樣的他一不留心就會吞沒在校園無數個求學的身影當中。張金松坦言，他險些就成了碌碌人群中的一員，左右運氣的，除了那么一點點機會之外，還有他一直堅守著的一句話——“堅持是一種精力，挑戰是一種信奉。”

　　■ 人物檔案：張金松，清華大學物理系2008級博士生。所在團隊通過四年的不懈努力，在實驗上首次實現了量子反�；魻栃�，相關成果以共同第一作者身份發表在《科學》雜志上，被楊振寧先生稱為第一次在中國實驗室里發表的諾貝爾獎級的物理學論文。曾任物理系研究生會學術副主席,清華總裁，獲清華大學“學術新秀”、博士研究生學術新人獎等聲譽。2013年7月被評為清華大學優良共產黨員。2013年8月榮獲第八屆中國青少年科技創新獎。

起源：科技日報 2013-12-18 賈婧

　　要害時刻，團隊帶頭人薛其坤說：“我們現在從事的實驗工作是無比重要的，你們有可能發現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、成長許多。”