華沙時(shí)間9月1日，“歐洲物理獎(jiǎng)”在波蘭華沙頒獎(jiǎng)，華人物理學(xué)家、斯坦福大學(xué)教授、清華大學(xué)高等研究院教授張首晟獲此殊榮；由其團(tuán)隊(duì)提出的“量子自旋霍爾效應(yīng)”或?qū)?lái)芯片革命。

　　因在“量子自旋霍爾效應(yīng)”理論預(yù)言和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，張首晟與4位歐美科學(xué)家共同榮獲2010年“歐洲物理獎(jiǎng)”，他也是獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的首位華人科學(xué)家。而在此前的2010年7月，張首晟還因在拓?fù)浣^緣體研究方面的卓越貢獻(xiàn)榮獲德國(guó)“古登堡研究獎(jiǎng)”。

　　“歐洲物理獎(jiǎng)”是國(guó)際著名的物理學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，由歐洲物理學(xué)會(huì)頒發(fā)。

　　張首晟表示，作為一項(xiàng)國(guó)際級(jí)大獎(jiǎng)，今年的“歐洲物理獎(jiǎng)”授予5位研究“量子自旋霍爾效應(yīng)”的科學(xué)家，表明這一領(lǐng)域已經(jīng)引起國(guó)際主流科學(xué)界的高度重視，具有風(fēng)向標(biāo)意義。

　　上世紀(jì)60年代，英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登?摩爾提出：集成電路上可容納的晶體管數(shù)目約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，而性能也將提升一倍。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，這一定律見證了人類信息技術(shù)前進(jìn)的步伐。但是，隨著晶體管越小越密集，發(fā)熱問題也就越突出，晶體管電路已逐漸接近性能極限。業(yè)界普遍認(rèn)為，摩爾定律的有效期只能再延續(xù)10年左右。

　　張首晟領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)于2006年提出了“量子自旋霍爾效應(yīng)”，將其基于芯片業(yè)未來(lái)提出的新構(gòu)想??通過控制電子的自旋運(yùn)動(dòng)來(lái)降低能耗??在理論上完成了預(yù)言。2007年，這一理論預(yù)言被德國(guó)維爾茨堡大學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。同年，張首晟領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)提出的“量子自旋霍爾效應(yīng)”被《科學(xué)》雜志評(píng)為2007年“全球十大重要科學(xué)突破”之一。

　　張首晟形象地介紹，電子是電流的載體，它除了負(fù)有電荷以外還具有一種自旋性質(zhì)，就如同地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，而地球本身也在自轉(zhuǎn)一樣。

　　在運(yùn)動(dòng)過程中，電子從一端走到另一端，就如同要走過一個(gè)雜亂無(wú)章的迪斯科舞場(chǎng)，電子無(wú)規(guī)則地跳舞，不可避免地會(huì)發(fā)生碰撞，碰撞就會(huì)耗散熱量。而“量子自旋霍爾效應(yīng)”找到了一個(gè)新的規(guī)律，即電子自轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的規(guī)律。利用這個(gè)規(guī)律可以使電子以新的姿勢(shì)非常有序地舞蹈，從而使能量耗散很低。張首晟說(shuō)：“利用‘量子自旋霍爾效應(yīng)’，有可能研制出新一代的電腦，延長(zhǎng)摩爾定律的生命?！?/P>

　　在“量子自旋霍爾效應(yīng)”下，芯片中的電子能夠像高速公路上的汽車一樣正反方向地分開運(yùn)動(dòng)，各行其道，互不干擾。這一理論預(yù)言近年來(lái)被越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在很多不同的材料中都能實(shí)現(xiàn)“量子自旋霍爾效應(yīng)”。2008年，張首晟與中國(guó)科學(xué)院物理所方忠研究小組合作發(fā)現(xiàn)了一種三維新材料。2009年底，張首晟與清華大學(xué)物理系薛其坤院士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開展理論與實(shí)驗(yàn)上的緊密合作，2009年底成功地制備出高質(zhì)量的薄膜材料，其世界領(lǐng)先地位得到國(guó)際公認(rèn)。

　　雖然“量子自旋霍爾效應(yīng)”的研究成果離真正投入應(yīng)用還有一定距離，但這種新奇的物理現(xiàn)象有可能給未來(lái)的信息革命帶來(lái)重大影響，電腦甚至量子計(jì)算都將隨之發(fā)生巨大改變。張首晟說(shuō)：“科學(xué)界和工業(yè)界已達(dá)成共識(shí)，信息革命下一步的發(fā)展，一定要把‘信息高速公路’建到芯片的層次。這已經(jīng)是全世界范圍的一個(gè)大趨勢(shì)。而‘量子自旋霍爾效應(yīng)’的理論研究以及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，對(duì)科學(xué)界和信息產(chǎn)業(yè)界來(lái)說(shuō)，都將是一次大洗牌的機(jī)會(huì)?！?/P>

　　張首晟認(rèn)為，任何一個(gè)自主創(chuàng)新和重大突破，一定要抓住重新洗牌的時(shí)機(jī)。希望國(guó)家有計(jì)劃地大力投入，作好戰(zhàn)略布局，瞄準(zhǔn)這一理論預(yù)言展開更廣泛的探索，加快研究步伐，搶占自主創(chuàng)新制高點(diǎn)。他認(rèn)為，中國(guó)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到，這一領(lǐng)域的突破所帶來(lái)的歷史機(jī)遇，對(duì)中國(guó)的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)界的自主創(chuàng)新都將是十分難得的。

　　張首晟1980年從上海復(fù)旦大學(xué)赴德國(guó)留學(xué)，1983年獲德國(guó)柏林自由大學(xué)碩士學(xué)位，同年赴美國(guó)紐約州立大學(xué)石溪分校，師從著名物理學(xué)家楊振寧教授攻讀博士學(xué)位，1987年獲物理學(xué)博士學(xué)位，1993年任斯坦福大學(xué)物理系教授。1992年獲全球華人物理學(xué)會(huì)杰出青年科學(xué)家獎(jiǎng)，1993年獲IBM研究部杰出創(chuàng)新獎(jiǎng)。1999年張首晟受聘為教育部“長(zhǎng)江學(xué)者講座教授”，任清華大學(xué)高等研究院教授。2009年入選國(guó)家“千人計(jì)劃”。