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近日，记者在北京采访了张首晟。“真理往往是美的，那蕴藏于自然界中的真理之美，吸引着我不断地探究。”张首晟――这位15岁入读复旦大学，16岁只身赴德留学，30岁成为美国斯坦福大学终身教授的物理学家――更像是艺术家。
导体是能量运输的命脉，电子是导体中的能量搬运工。张首晟说：“在一般条件下，电子的运动是无序的。就好像很多年轻人在跳迪斯科，每个人的舞步都不一样，毫无规律可循。”这种无规律的运动导致了能量的损耗，为了减少损耗，科学家们一直致力于寻找让导体中电子规律运动的方法。在张首晟的解释下，这个佶屈聱牙的理论变得通俗易懂。
张首晟说：“奇妙的是，在某些环境中，电子又好像在遵守某种约束，有序地运动。一种是在低温条件下，电子一对对结合起来，就好像在跳着优雅的探戈。这就是我们说的超导体。另一种是在低温和强磁场条件下，二维空间中的电子都聚集在空间的边缘顺时针运动。这就是量子霍尔效应。”张首晟解释说：“目前半导体中电子的运动是无序的。因为科学技术发展的需要，在过去的50年中，半导体上二极管的数量每18个月就要翻一倍。半导体要越做越小，功耗越来越大；二极管散发的热量无法散出――半导体发展遇到瓶颈。”
“能否在室温条件下，不用加上强磁场也能达到让电子规律运动的目的呢？”探究电子运动的规律，满足人类社会发展的需要――在这双重驱动下，张首晟把量子研究作为自己科研的主攻方向。
“电子的运动也像地球一样有自转，奇妙的是，向上自转的电子都逆时针运动，向下自转的电子都顺时针运动。”张首晟解释说：“经过研究，我们在2006年提出了量子自旋霍尔效应理论，也就是在某些材料中，即使在无强磁场条件下，电子也可以有序地运动。2007年我们在实验室中找到碲化汞这种材料。”张首晟说：“但这并不是半导体通常使用的硅材料，我们希望能在接下来的研究中找到适合的硅化物，以便达到工业化生产的目标。”
张首晟的生活并非被工作占满了，这位杨振宁的高足也深信“科艺一家”：游泳、网球、歌剧……在生活中，他也在不断地发现着美。如今，他也把这种信念传授给自己的学生，他告诉正在假期的学生：“不要整天把自己关在实验室，科学研究也要来源于生活的灵感。”
如今，张首晟每年至少要在国内工作两个月，他同中科院、清华大学、复旦大学等科研院所和高等学校都开展了联合研究。“通过和国内同行的交流，我受益颇多。近年来国内在科学研究的投入、科研人员的引进和培养上，都下了很大功夫，取得了突飞猛进的发展。”张首晟说：“国家培养了我，我会尽最大的努力回报我的祖国！”
图为张首晟教授(左)将祖父的大学毕业证书赠给复旦校史馆。陈继超摄
