「曬曬科技新成果」拓?fù)潆娮討B(tài)研究應(yīng)用前景廣闊
拓?fù)潆娮討B(tài)是什么？中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院物理研究所所長方忠這樣解釋：“它是一大類新的量子物態(tài)，其研究對當(dāng)前物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，不僅深刻改變?nèi)祟悓ξ飸B(tài)的認(rèn)識，也為變革性技術(shù)的出現(xiàn)提供新的可能。”
2023年度國家自然科學(xué)獎一等獎頒給了由方忠院士領(lǐng)銜的“拓?fù)潆娮硬牧嫌嬎泐A(yù)測”。
對普通人來說，拓?fù)潆娮討B(tài)太難弄懂，但要說到新拓?fù)洳牧系目赡苡猛�，大家或許就能明白，為什么這個領(lǐng)域會成為國際凝聚態(tài)物理界競爭的焦點和熱點。它能實現(xiàn)低能耗的電荷輸運(yùn)，用于開發(fā)低能耗的電子器件；它將為未來磁存儲設(shè)備和量子計算機(jī)提供關(guān)鍵設(shè)備……
方忠領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，是我國拓?fù)潆娮討B(tài)及其材料研究的中堅力量。2003年起，研究團(tuán)隊從零起步、跟跑、并跑到交替領(lǐng)跑，獨(dú)立做出若干具有國際影響力的工作――計算預(yù)測首個量子反�；魻栃�(yīng)絕緣體、計算預(yù)測首個拓?fù)涞依税虢饘俸褪讉�外爾半金屬、提出并實現(xiàn)判別拓?fù)湫再|(zhì)的普適計算方法、建立拓?fù)洳牧蠑?shù)據(jù)庫……在關(guān)鍵時間節(jié)點上，他們引領(lǐng)了學(xué)科的發(fā)展，將我國推到拓?fù)潆娮硬牧涎芯康氖澜缜傲小?br />中國科學(xué)院物理研究所研究員翁紅明自2010年回國后，加入方忠團(tuán)隊，并成為核心人員之一。2013年，他和同伴在眾多候選物中，經(jīng)過計算分析，確認(rèn)化合物砷化鉭（TaAs）就是一直在尋找的非磁性外爾半金屬。這一結(jié)果在國內(nèi)外引起強(qiáng)烈關(guān)注，掀起實驗驗證外爾費(fèi)米子的激烈競爭。最終，TaAs成為世界上首個經(jīng)實驗確認(rèn)的外爾半金屬。
那些伏案計算的日日夜夜、那些走了彎路的焦慮和失望、那些突破瓶頸的欣喜和鼓舞……如今再談起，都已云淡風(fēng)輕。翁紅明更愿意談的是科學(xué)本身：“我們的研究不僅在拓?fù)洳牧仙先〉猛黄�，更為凝聚態(tài)物理發(fā)展提供了一種新的研究范式――通過計算研究來推動實驗進(jìn)展。”在他看來，物理固然是一門實驗科學(xué)，但發(fā)展到現(xiàn)在，理論研究應(yīng)該發(fā)揮更大的指導(dǎo)作用，計算研究能從浩如煙海的化合物中迅速篩選出最具潛力的材料，從而加速新物態(tài)和新材料的發(fā)現(xiàn)。“我們已經(jīng)形成‘理論計算―樣品制備―實驗測量―器件開發(fā)’的全鏈條正反饋研究模式。應(yīng)該說，這一研究范式引領(lǐng)并推動了拓?fù)潆娮討B(tài)研究領(lǐng)域跨越式大發(fā)展。”
理論研究仍要加強(qiáng)，但下一步更要關(guān)注如何調(diào)控拓?fù)湮飸B(tài)、利用拓?fù)湮镄詾楣δ芷骷膽?yīng)用奠定基礎(chǔ)。方忠說：“前景廣闊！我相信，拓?fù)潆娮討B(tài)研究的大門剛剛打開，拓?fù)鋾r代的黎明即將到來！”
