深圳商报2020年1月13日讯 1月11日，中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2019年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻出炉。南方科技大学张立源课题组和中国科学技术大学乔振华课题组等合作，首次验证三维量子霍尔效应，其研究成果获两院院士肯定，入围2019年中国十大科技进展新闻。
此项年度评选活动由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承办，至今已举办26次。
1987年，著名物理学家、哈佛大学教授伯特兰·霍尔珀林（Bertrand Halperin）从理论上预言了三维量子霍尔效应的存在和它的测量特征。霍尔效应描述了当磁场加载到金属和半导体上时，电力与磁力之间的一种相互关系。其后，国际科学界相继发现了霍尔效应和量子霍尔效应。南方科技大学张立源课题组和中国科学技术大学乔振华课题组等合作，首次在毫米级的碲化锆（ZrTe5）块体单晶体材料中观测到三维量子霍尔效应的明确证据，并指出该效应可能是由于磁场下相互作用产生的电荷密度波诱导的。这一重要研究成果于2019年5月9日发表在国际知名学术期刊《自然》上。业界认为，自发现量子霍尔效应后，学界把注意力集中在二维体系。这次发现的三维量子霍尔效应，“补全了霍尔效应家族的一个重要拼图”。
此次研究团队的实验成果，让困扰了科学界32年的难题迎刃而解。拓扑序理论的提出者、美国国家科学院院士文小刚教授称，“这一新的实验发现，给了我们一个新的材料体系，其中也能产生拓扑序。”在得知此次研究团队的实验成果后，霍尔珀林教授向团队表达了祝贺和肯定，并称赞团队的成果“具有很高价值”。
2019年5月接受记者采访时，张立源表示，2014年加入南科大后，他便着手筹备这项研究。起初，张立源的研究方向主要集中在二维材料体系这个热门且充满竞争的研究领域。研究过程中，张立源注意到了三维电子气这一相对“冷门”的研究方向。不惧“跨界”的他果断调整目标，“边做边学”。研究初期，由于早期样品的品质不同，实验结果呈现出复杂的多样性，研究团队一度陷入迷茫中。坚持还是放弃？困难面前，张立源沉住气、细心分析，鼓励团队振作精神，继续前进。终于，在某天分析一组常规的实验数据时，张立源发现了一个此前忽略掉的规律。他立刻集合课题组，安排团队开展一系列重复实验，并成功验证了这个规律，终于打开了研究的突破口。
张立源表示，今天三维量子霍尔效应已被观测到，在丰富的三维体系里会存在无限可能性，自己会继续朝这个新开辟的方向研究。“这项成果对未来学术研究和日常生活的影响我也无法猜测，我能做的就是告诉大家，这里还有个钻石矿在向大家招手。”张立源说。 （吴吉）