从4万种材料中“拓扑”新世界，让中国站在国际最前沿……

11月19日，2023年度北京市科学技术奖正式公布，19位科学家、196项成果获奖。中国科学院院士、中国科学院物理研究所所长方忠荣获2023年度北京市科学技术奖突出贡献中关村奖。方忠团队的科研成果不仅让中国在拓扑物态研究领域站在国际舞台中央，还为我们解锁了物质世界的更多秘密。

4万种材料8000个“宝藏”

拓扑物态是什么？对于普通人来说有点难懂，但要说到新拓扑材料的可能用途，大家或许就能明白，它能实现低能耗的电荷输运，用于开发低能耗的电子器件；它将为未来存储设备和量子计算机提供关键设备。这个领域是国际凝聚态物理界竞争的焦点和热点，相关研究已三次获得诺贝尔物理学奖。

方忠和团队在4万多种非磁性材料中，筛选出了8千多种拓扑绝缘体和拓扑金属。这些材料就像是隐藏在大自然中的“宝藏”，也许可以为未来的科技发展，准备更多的“原材料”。

他们的研究成果“拓扑电子材料计算预测”荣获2023年度国家自然科学奖一等奖，该成果取得的系列重要科学发现，推动我国拓扑物态研究领域站在国际最前沿。

一系列研究成果受到国内外瞩目

方忠团队的研究成果还包括，首个量子反常霍尔效应绝缘体的发现，他们计算提出了实现量子反常霍尔效应的材料体系和方案，并被实验证实，完成了霍尔效应量子化的三重奏。这就好比是给电子装上了“自动驾驶仪”，对于实现高效、稳定的电子传输具有重要意义。

预测发现了Bi₂Se₃、Bi₂Te₃、Sb₂Te₃族三维拓扑绝缘体，推动了拓扑绝缘体领域的快速发展，或可大幅提升电子设备的性能。

计算发现了两类拓扑半金属，即拓扑狄拉克半金属和外尔半金属，从而在晶体材料中实现了“手性”电子态——外尔费米子，让电子有了“超能力”！“固体中发现外尔费米子”这一成果被国际学术界誉为该领域里程碑式的进展，不仅入选了英国物理学会《物理世界》评选的2015年十大突破，还被美国物理学会《物理》评选为2015年八大亮点工作之一。

提出了普适计算方法，不仅为拓扑电子材料的研究提供了强有力的工具，也为其他相关领域的研究提供了新的思路和方法……

从首次计算预测量子反常霍尔效应绝缘体到拓扑狄拉克半金属及外尔半金属，从创新性地提出了判别拓扑性质的通用计算方法到构建全球首个拓扑材料数据库……一系列成果，不仅推动了中国在拓扑物态研究领域的发展，为全球范围内的相关研究提供了重要的参考和借鉴，还为人类对物质世界的认知打开了新的窗口。

每一次原创性的突破

都是对未来世界的洞察与预见

方忠带领团队取得了一系列国际瞩目的成就背后，是一段长达20多年的坚守。自2003年起，他带领团队，从零开始，踏上了一条充满未知与挑战的拓扑物态研究之路。

基础研究是科技创新的源头，但科研周期长、产出不确定，这条路上，没有现成的地图，没有明确的指引。20多年间，他们经历了无数次的试错与调整，有时甚至陷入了深深的迷茫与困惑，忘不了那些漫长的夜晚，那些孤冷的灯光……支撑他们走下去的是那份对科学梦想的坚守与热爱。

方忠说，非常高兴能够荣获北京市突出贡献中关村奖，这个奖项背后是首都北京对于基础研究，更是对纯理论研究的重视，这对于科技发展至关重要。

他深知，每一次荣誉的背后，都是无数次的失败与重来。在原创技术研究的道路上，科学家们面对的是一片片未被踏足的无人区。

当掌声渐渐平息，荣耀的光环逐渐淡去，他又回到了那间熟悉的办公室。那里，是一片思考的海洋。他知道，这，才是真正的战场。

“

拓扑物理学的大门才刚刚打开，还有更多更有趣的拓扑物质的状态等待我们去发现，希望中国的科学家可以构建拓扑物理学的大厦，我们应该有信心！

——方 忠

”

这是突出贡献中关村奖获得者

科学家方忠的故事。

心中有梦，脚下就有路；

在科学的征途上，

星辰大海就在前方！

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