1980年9月考入山东大学光学系，1984年7月毕业到曲阜师范大学物理系任教。1987年9月至1990年9月中国科学院物理研究所攻读硕士学位，1990年9月至1994年8月中国科学院物理研究所攻读博士学位，其中1992年6月至1994年7月日本东北大学金属材料研究所博士生(中日联合培养)。1994年9月至1999年8月日本东北大学金属材料研究所工作，其中1996年6月至1997年5月美国北卡罗来纳州立大学物理系访问学者。1999年8月回国到中国科学院物理研究所工作，1999年9月至2005年9月任中国科学院表面物理国家重点实验室主任。2005年5月到清华大学物理系工作，2005年11月当选中国科学院院士，2006年12月任物理系副主任，2010年7月任理学院院长、物理系主任，2013年3月任校长助理、科研院院长、理学院院长、物理系主任。2013年5月任清华大学党委委员、常委、副校长。
2012年12月6日，所有的实验都做完了，6位实验团队的主要参与者，写下他们奋战4年的成果，第一次在实验室留影。资料照片
编者按
用科技托举中国梦，中国科学家团队用实干为我们树立了实现梦想的榜样。
我们的采访还在继续。因为，挖掘背后的故事，探究成功的经验，我们越发感到，中国科学家，他们是一群有理想，有韧劲，执著、奋进，甘于奉献的“追梦者”，实现中国梦，就需要这样的群体。
今天，请您与我们一起走近这群“追梦者”，一同找寻“奇迹为什么出现在中国”的答案。
全世界都在这个领域竞争，中国人先拔头筹。
“早在2008年，我们就预言了在有磁性掺杂后会出现量子反常霍尔效应。此后，谁能够在实验上证实它的存在，引起了一场世界范围的角逐。”斯坦福大学教授、清华大学“千人计划”教授张首晟谈及中国科学家的胜利，至今仍兴奋不已。
2013年3月15日，美国《科学》（Science）杂志在线刊发了清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理所联合组成的实验团队的最新成果——从实验上首次发现量子反常霍尔效应。
“这很可能引发信息技术的一次革命”，“中国科学家为国家争夺了一个战略制高点”。张首晟这样评价。
对中国科学家来说，这真是一个追逐梦想、缔造奇迹的过程。而当梦想变为现实，我们想要探究的是，为什么这个奇迹发生在中国？
一个坚韧不拔的火车头，一个志存高远的领航者
10000欧姆，20000欧姆，……25800欧姆！数据不停地跳动，终于停在了这个令人神往的地方——一个在物理学家眼中“最美妙的时刻”到来了。这一刻，中国科学界为之振奋，这一刻，也将载入世界物理学史册——在美国物理学家霍尔于1880年发现量子反常霍尔效应133年后，人类终于实现了其量子化。
这是四年，1460多个日日夜夜的浓缩。薛其坤与他的团队以每一个“7-11”向着目标冲刺。“这么多年，其坤只要在学校，每天总是7点准时到实验室，最早晚上11点离开。”清华大学物理系教授朱邦芬院士以形象的“7-11”为薛其坤冠名。
是什么支撑薛其坤和他的整个团队如此爱恋实验室？是对科学前沿的探求精神，还有实现梦想的坚定意志。
追寻量子反常霍尔效应的征程上，薛其坤把一股子勤奋研究的“拼命劲”发挥得淋漓尽致。朱邦芬曾这样感叹：“他有着远超出普通人的旺盛精力，我有一次和其坤出差，飞机到北京已经快晚上12点了，他还要到实验室去看学生在做什么，有没有新的发现。”
科学研究没有坦途。刚开始的时候，由于不熟悉材料性能，课题组遭遇了长达1年多的平台期，反常霍尔效应的数值始终在极低值徘徊。“还有希望吗？”许多博士生觉得干不下去了。“我们现在从事的实验工作是非常重要的，你们很可能发现到目前为止还从没有人看到过的东西。要是看到了，这一辈子都值了；要是看不到，你们也能从中历练、成长很多。”关键时刻，一场让课题组成员“浑身发热、干劲十足”的讲话振奋了士气，薛其坤当仁不让地扮演了领航者的角色。清华大学物理系教授王亚愚不无感慨地说：“团队领头人的作用至关重要，他们往往会在关键时刻起到不可替代的作用。”
对科学的坚持与激情，还有薛其坤深厚的学术积淀和对于学科前沿敏锐的洞察力，直接引导着整个团队的精神，让“乐观向上”成为他们的独特气质，也让“攻关却不急躁”成为四年间团队成员始终恪守的信条。
协同创新，一个年轻团队的激情迸发
“之所以能这么快取得成功，很大程度上源于我们拥有一个协同创新、配合默契的攻关团队，有两位非常突出的年轻学术带头人。”薛其坤说。
而这份默契，也经历过最初的磨合。
“一个顶尖的团队需要各个领域的顶尖人才，但如何让他们发挥出11﹥2的效果，才是一个团队成功的关键。”王亚愚说。中科院物理所研究员戴希也非常感慨：“这项研究的参与者有三四十人，整个团队就像一条串联电路，我们这些‘电阻’，虽然个头有大有小，但每个人身上通过的电流都是一样的。拿走任何一个‘电阻’，电路都不会通。如果没有这么好的合作模式和流程，很难想象我们会做成这件事。”
这个攻关世界课题的中国科学家团队，平均年龄只有30多岁，先后有20多名研究生参与其中，“我们和学生在一起，并不完全是指导和被指导的关系，而更像是一种合作，在这个过程中我们共同成长。”王亚愚说，“导师可能有更多的经验，在技术方面、物理方面给学生指导，当实验碰到挫折时对未来的方向有更好的判断；可以发掘学生不同的特长，有的学生胆子大、有的心细、有的手巧，给他们最适合的工作；尽管我们有比学生更丰富的工作经验，但面对这么难、这么有挑战性、不确定性这么大的科学难题，对年轻导师也是第一次，是我们和学生在一起不断探索，加深理解。”
何珂说，材料制备与其说是科学，不如说是艺术。同样一个材料，换台机器、换个人就可能做不出来，极其考验人的实验技术水平与耐心。这次何珂也遇到了让他几近绝望的事。薛其坤院士要求他们制备厚度仅为5纳米的薄膜，同时还要往里掺杂磁性材料，薄膜必须非常平整，凹一纳米或凸一纳米都不行。
“这个覆盖层是将薄膜与大气隔离的，大家做实验都用这个。”这让何珂领悟到，思维没有盲区，做科学研究，不能迷信任何理论和经验，除了要持之以恒外，跳出思维惯式也至关重要。
好的科研环境，让科学研究自由生长
总结自己与团队的成功，薛其坤列出了三条：一、大家在各自领域的长期积累；二、协同创新，紧密合作；三、不急不躁，能坐得住“冷板凳”。
薛其坤同时对近年来的国内科研环境大加肯定，他说，经济社会发展，让国家越来越重视基础科学研究，连续多年对基础科学领域的投入都是大幅度增长。“相反美日等国却在不断缩减，这对我们搞基础研究的人来说，是一个很大的鼓舞。另一方面，国家的对外开放和人才政策使一批拥有海外学术背景的科学家回到祖国，他们亲身经历过西方学术界‘良好的科研氛围’，能把这些好的东西带回来，会让研究少走不少弯路。”
让王亚愚感到欣慰的是一个自由的科研空间，“国家和各方单位给了我们很大的自由度，为我们创造了宽松的科研环境。当初申请经费时我们并没有想做量子反常霍尔效应这个难题，可后来发现这非常值得做，也有希望做成时，不需要任何请示、汇报或重新填写计划，我们可以根据项目进度自主调整研究计划。这对任何国家的科学研究来说都非常重要，因为每一个新的发现，是不可能提前预料到的，往往会有一个灵光一现的过程。”
杨振宁先生把他们的这种“和谐”归结为中国文化的力量。他说，这与中国传统文化中强调“团队”有很大关系。“中国文化跟西方文化的主要分别就是团队在先，还是个人在先。在中国文化传统里常常认为团队在先，个人在后。强调个人有它的好处，可是中国的精神也有它的好处，你如果仔细想一想，为什么两弹一星能在那么穷苦的状态下做出来？为什么能作出人工胰岛素合成这样的诺贝尔奖级的贡献？”团队协同合作，或许就是最好的答案。
如今，这个源自中国科学家自己实验室里的伟大发现也获得了来自国际同行的高度评价——
实验结果公布后，薛其坤曾应邀去日本作学术报告。作为在世界上和中国科学家研究水平最相近的“老对手”，日本科学家给他发来了邮件，称赞“这是我在过去十年里听到的最好的学术报告，我们真没有想到你们最终发现了这一美妙现象”，“这非常非常令人激动”。
另一位美国知名物理学家也向课题组发来邮件，“看到你们的结果，我真感觉有些嫉妒。但回过头想起来，这个工作巨大的难度也确实让我们叹为观止”。
半个多世纪以来，在半导体技术和信息技术上，中国基本跟在发达国家后面。“这个突破，不仅给整个科学界带来一次机会，也是中国一次非常难得的机会。”张首晟说，“我们完全可以跳跃式地走到前面，我们一定要抓住下一代信息技术革命的战略制高点！”
而就在记者截稿前，这个本该享受成功、短暂休息的深夜，薛其坤与他的团队成员还在实验室里坚守，因为，实现梦想的征途刚刚开始，“前面的路还长着呢……”
（光明日报北京2013年4月11日电本报记者丰捷齐芳邓晖）
“科研的快乐让我停不下来”
——记中国科学院院士薛其坤
2015年05月31日
薛其坤在实验室指导学生。经济日报记者佘惠敏摄
采访薛其坤，是在5月末的清华园。绿树浓荫中，这位发现量子反常霍尔效应的著名物理学家，用他深入浅出的讲解，将记者带入玄奥的物理世界。
“如果把电子比做人，计算机芯片里的电子运动是无规律的，就像人行走在乱糟糟的农贸市场，总会走弯路、碰到人，就会发热，效率不高。而量子霍尔效应就是一条高速路，电子可以分车道分方向前进。但普通量子霍尔效应的产生需要强磁场，成本昂贵。”薛其坤说，“量子反常霍尔效应的好处在于不需要任何外加磁场，因此这项研究成果将推动新一代低能耗晶体管和电子元器件的发展，可能加速推进信息技术革命进程。”
薛其坤并没有因此停下探索的脚步。“科研是快乐的事，我们根本停不下来。”他说，“目前实现量子反常霍尔效应的温度是30mk（负273.12℃，仅比绝对零度高0.03℃），我们的目标是在高一些的液氦温区、液氮温区，甚至室温下实现量子反常霍尔效应，这样才可实际应用。”
沂蒙山少年的樱桃论
5月是樱桃上市季节，薛其坤就把他们的研究目标，比作山顶甜美的樱桃。
量子反常霍尔效应需要材料本身既具备磁性又是绝缘体。由于磁体通常为导体，这是一个自相矛盾的要求。内部是绝缘体、界面是导体的拓扑绝缘体这种量子物态新材料的出现，让这个矛盾的要求有了实现的可能。从2008年起，张守晟等理论物理学家提出了用磁性拓扑绝缘体实现量子反常霍尔效应的方案。
薛其坤说：“这是理论物理学家给我们画出的樱桃。山顶可能有樱桃，但到底有没有，不知道。”
山路险阻曲折，如何才能为一个并不确定的目标付出艰苦执着的努力？“我们可以朝这个方向努力，能达到目标更好，但在前往这个目标的过程中，本身就有很多收获。我们可能看到新的风景，也可能在半山发现桃树，摘到桃子。”薛其坤的答案十分豁达。
对于豁达而又努力的人，现实常常回报给他们惊喜。
这个实验需要极其精密的材料生长控制技术，做了20多年分子束生长的薛其坤提供了国际领先的技术储备：2002年初，薛其坤等人曾开创过一个融合分子束外延设备、扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱三种实验设备的联合系统，该系统的发展和熟练运用，对拓扑绝缘体材料的精密控制起到重要作用。
他们不但摘到了山顶的樱桃，也摘到了半山的桃子。薛其坤说：“在实验过程中，我们发现了掺磁拓扑绝缘体的一些特殊规律，可用于其性质调控。还观察到一些新的有趣现象，如零量子电阻平台，这是理论物理没有预见的地方。”
“摘到樱桃的一刹那最激动人心，但我们要享受爬山的每一个阶段。”事实上，1963年出生于山东省蒙阴县的薛其坤，本来就曾是一名沂蒙山区里长成的少年，爬山对他几乎是本能，而爬山所需的坚韧与豁达则是刻入他的基因。
他曾连续考研3年才考中。1984年在山东大学本科毕业后，他被分配到曲阜师范大学当助教，边工作边考研。回忆起当初的失利，他笑道：“我是山里出来的孩子，考不上不算打击。”
“7-11”院士的快乐观
35岁晋级教授，41岁成为中国科学院院士，50岁攻克量子世界难题。薛其坤的科研道路粗看平顺，细察却不乏挫折。
考入中科院物理所当研究生后，他的科研道路也并非坦途。1990年硕士毕业时，已经有了家庭和孩子的薛其坤选择了继续读博。
这是薛其坤学术生涯的一个重要转折点，然而这个转折点却充满汗水和磨难。
在被“7-11”魔鬼式作息制度折磨的同时，薛其坤还要忍受不懂日语的精神折磨。由于听不懂导师指令，他经常受到导师严厉指责。导致导师和同学们一起做实验时，他不敢碰仪器，只在一边怔怔地看。
他选择留下来，为中国人争口气。他每天第一个到实验室，最后一个离开。渐渐地，导师的话能听懂了，实验仪器也会操作了，凭借扎实功底和超常付出，他最终在世界顶级学术期刊上发表论文，顺利拿到博士学位。
1996年，薛其坤开始在国际物理界崭露头角。1999年，他入选中科院“百人计划”，回国工作。
回国十多年间，无论在中科院还是在清华，他都保持着“7-11”作息。清华大学物理系前系主任朱邦芬院士说：“我曾与其坤一起出差，晚上12点回到北京，他仍坚持要去实验室再看看。”
常年“7-11”，世人以为苦，薛其坤却以之为乐。“当发现一个物理现象跟平常不一样时，我会试图去解释它，就像读一本侦探小说，确定嫌疑人，推导出他到底怎么做的，根本停不下来，非得看完才能去睡觉。”薛其坤说，科学探秘，就像侦探解谜一样有趣，当你深入其中，就会获得巨大快乐。
“钱学森之问”的新期待
薛其坤是学术圈里公认的高情商科学家。他总是善于找到顶级的合作伙伴，也知人善任，让每一个人人尽其用。比如量子反常霍尔效应的科研团队中，马旭村、陈曦、王亚愚、何珂等年轻科学家都非常优秀，而且都最大程度地释放出了创造力。
“科学家不仅需要有智商，也需要有情商。现在的科学研究，尤其是科学实验，都需要团队作战。此外，情商高也有利于国际学术交流，有利于培养学生。”作为教授，薛其坤在培养学生时，除了严格要求他们的基本功，也十分重视情商的培养。
“要从本质上培养团队协作能力，你要学习和人打交道，你要在仪器上和很多人一起合作，要学会怎么做科学研究。”薛其坤经常如此教育学生，“未来，当你从执行者变成指挥者的时候，你会发现学会做这类高水平科研是更重要的，比发论文重要。”
常翠祖的经历印证了这一判断。他是薛其坤的一名博士，量子反常霍尔效应实验成功后，他博士毕业，去美国麻省理工学院（MIT）当博士后，帮助MIT的研究组重复了量子反常霍尔效应的实验结果，成为一名“准指挥者”。MIT的教授对常翠祖的工作非常满意，在薛其坤赴美开会时，特地请他吃饭，感谢他培养出了一流人才。
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”这是钱学森在2005年曾提出的沉重问题。现任清华副校长的薛其坤，对这个问题持有乐观的态度，并寄厚望于现在的年轻学子。
“中国梦”的鲜活注脚
——薛其坤与他的量子世界
【创新路科学人】
沉浸于量子世界十余载，他既探索如何同量子世界交流，又保持同外界、学界的对话；他说，实验室生活与其说是刻苦，不如说是忘我；当中国科学院院士、清华大学副校长等光环笼罩着他，他更习惯学生叫他“薛老师”；他说，科学发现没有第二，需要争分夺秒，没有退路……
2013年3月15日，《科学》杂志发表了一项震惊物理学界的成果——薛其坤领衔的团队在实验中首次发现量子反常霍尔效应。
“不管再晚再忙，只要不出差，薛老师总要到实验室看一看，和学生聊一聊，那种对科研的热爱和精力，真是让人惊叹。”进入“量子反常霍尔效应”实验团队两年，清华大学物理系博士生冯硝也被薛其坤的刻苦精神深深感染，“薛老师做到今天这种程度，还这么努力，我们更没有理由不努力。”
他常说，“7－11”的生活不是谁都可以。你若不能深入其中，这样的刻苦便是一种痛苦，最终会让人崩溃；你若进入了这个科学的世界，便能从中获得快乐，这样的坚持是一种享受。
用极致追求向世界科学“亮剑”
2012年10月的一个晚上，薛其坤收到学生短信，他们在实验中发现了量子反常霍尔效应的迹象。
薛其坤立即组织团队人员，设计实验方案，部署实验细节，马上实施检测实验。
接下来几天的实验中，团队成员用“诚惶诚恐”形容当时的心情。25800欧姆，所有人期待着这个标志性的数值。数据不停地跳动着，15800、20000、25800！数据停住了！
世界量子物理学将记住这一刻——在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应130多年后，人类终于实现了其量子化。
量子反常霍尔效应的特征性行为顺利得到验证：材料在零磁场中的反常霍尔电阻达到量子电阻的数值并形成一个平台，同时纵向电阻急剧降低并趋近于零。
结果揭晓当天，薛其坤带了两瓶香槟，与团队合影，留下这珍贵的回忆。这天，离2008年10月实验开始已整整4年。
对于量子霍尔效应，薛其坤打了个比方：普通状态下的电子运动轨迹是无序的，时有碰撞。量子霍尔效应里的电子在外加磁场的情况下，运动在“高速公路”上，分道行驶。
而在量子反常霍尔效应中，无须在材料中加外磁场，即可实现电子的“分道行驶”。这解决了外加磁场在实际应用中“价格昂贵”“体积庞大”“不适于便携式电子设备”这一难题。
薛其坤介绍，拓扑绝缘体上实现量子反常霍尔效应由美国斯坦福大学华裔科学家张首晟等人在2008年首次提出。然而实际中，能够制出满足实验需求的拓扑绝缘体材料绝非易事。
薛其坤及其团队却勇敢担起使命。
开始，他们沿国际上技术路线进行尝试，总是失败。渐渐地，他们探索用不同元素和结构来生长材料。1000个样品，一次次生长、测量，一次次不顺利、调整，再生长、再测量……终于，一个个激动人心的成果接踵而至：
2010年，完成对1纳米到6纳米厚度薄膜生长和输运测量；2011年，实现对拓扑绝缘体能带结构的精密调控，使其成为真正的绝缘体，去除了体内电子对输运性质的影响；最终利用外加栅极电压实现了对其电子结构的原位精密调控。
如今，量子反常霍尔效应的发现，让薛其坤及其团队“亮剑”国际。在团队眼中，攀登新的科学巅峰时不我待。
心存高远追求小量子里的大“梦想”
薛其坤的科研人生经历本身就是“中国梦”的一个鲜活注脚。
薛其坤出生和成长于沂蒙山区。作为1978年恢复高考后第四批上大学的幸运儿，上世纪90年代出国深造后，他先后在日美留学和工作8年，在祖国需要的时候，满腔热忱回到中国。
终于，不论在实验的复杂性、不确定性、实验精度要求和实验难度等方面，薛其坤及其团队都达到世界顶尖水平。
“不管是做科研、做教授，一定要做一个真正的科学家，必须要把功夫用到。科学就是科学，来不得半点马虎。”薛其坤说。2013年入选“万人计划”后，他依然以“7－11”节奏工作在一线。
“把科研工作一步一步做上去，把学生一个一个培养出来，唯有如此才能为实现中华民族伟大复兴的‘中国梦’贡献出自己的力量。”这就是这位科学追梦人如今最朴素的愿望。