眾所周知，國家自然科學獎是國內(nèi)自然科學領域的最高榮譽，自2000年全國科學技術獎勵改制以來，僅有14個項目斬獲一等獎，其中更是有9次空缺，寧缺毋濫，可見國家對這一獎項的要求之高。

來自中國科學院物理研究所的方忠院士，成為迄今為止唯一兩次斬獲國家自然科學獎一等獎的科學家：首次獲得該榮譽時，他僅作為第五完成人參與該項目；第二次獲獎時，他已經(jīng)作為第一完成人，主導該項目的完成。

十年時間，方忠院士已經(jīng)成為國內(nèi)外凝聚態(tài)物理學，尤其是拓撲材料領域的領軍人物，不知道未來有沒有可能拿下諾獎呢？

方忠院士

凝聚態(tài)物理后起之秀

荊楚大地，自古地靈人杰，風景秀美，人才輩出。1970年，方忠就出生在湖北漢川的一個普通家庭。

小時候的方忠，聰明伶俐，酷愛讀書，尤其對自然科學充滿濃厚的興趣。進入中學之后，由于學習成績優(yōu)異，方忠頗受老師偏愛，高中畢業(yè)時更是以優(yōu)異的成績獲保送進入華中理工大學（今華中科技大學）。

那時的華科，頂著“四大工學院”的光環(huán)，作為湖北省最好的理工類大學，吸引了無數(shù)青年學子前來求學。華科物理系匯聚了多位國內(nèi)頂尖科學家，使方忠大開眼界，他們的精益求精的處事風格，和對學術研究專業(yè)、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，深深影響了這位青年才俊。

在華科，方忠沉浸在濃郁的學術氛圍之中，全身心投入到專業(yè)的學習和學術研究中去。本科畢業(yè)后，他又獲得本校直博機會，進入華科激光技術國家重點實驗室完成了博士課程。

華中科技大學

博士畢業(yè)的時候，方忠不過26歲，正是風華正茂，書生意氣的時候， 便義無反顧地投入到凝聚態(tài)物理學的研究中去。

彼時，凝聚態(tài)物理學正處在快速發(fā)展階段，超導技術、拓撲材料等領域方興未艾，具有廣闊的發(fā)展前景。然而，當時國內(nèi)的凝聚態(tài)物理與國外相比還有很大的距離，要想學到最前沿的研究成果，就必須走出國門。

博士畢業(yè)之后，方忠先后前往日本工業(yè)技術研究院（筑波）、美國橡樹嶺國家實驗室訪問交流，見識到了大量世界領先的科研設備和先進實驗室的管理模式。在國外七年的訪問學習，為方忠日后的學術研究奠定了堅實的基礎。

2003年，方忠響應國家號召，入選“中國科學院百人計劃”，回到國內(nèi)受聘于中國科學院物理研究所。在物理所，方忠擔任研究員，后來又擔任中國科學院大學物理科學學院院長、博士生導師，一邊繼續(xù)他在凝聚態(tài)物理學領域的研究，一邊培養(yǎng)優(yōu)秀的青年人才。

多年辛苦耕耘，如今已經(jīng)碩果累累。

中科院物理所

兩度斬獲國家自然科學最高獎

基礎科學的研究不能急功近利，需要不斷探索、努力思考，一步一個腳印向前走。在方忠看來，取得成果的過程是艱難的，但也是幸福的。因此，他能三十年如一日，甘坐冷板凳。

加入中科院物理所后，方忠成立了計算物理學研究組，此后便一直從事于凝聚態(tài)理論及材料計算方面的研究工作，并逐漸在凝聚態(tài)物質(zhì)中新奇量子現(xiàn)象的計算與理論研究等領域取得重大突破。

方忠利用大規(guī)模并行計算機，通過計算和模擬的手段來探索微觀系統(tǒng)的物理規(guī)律，研究新奇量子現(xiàn)象，預測新型量子材料。

此外，他在自旋-軌道物理，特別是拓撲電子態(tài)理論和計算方面也做出了重要工作，計算預言了若干重要的拓撲量子效應和和量子材料，并被實驗證實，從此名聲大噪。

方忠作報告

2014年，方忠參與研究的成果“40K以上鐵基高溫超導體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)研究”一舉斬獲2013年度國家自然科學獎一等獎。在該項目中，團隊首次突破傳統(tǒng)超導理論預言的40K麥克米蘭極限溫度，發(fā)現(xiàn)臨界溫度達43K的氟摻雜釤氧鐵砷化合物鐵基超導體，并合成系列50K以上超導材料。

不過，本項目是由中科院物理所的趙忠賢院士和中科大的陳仙輝院士主導，方忠作為第五完成人獲得該獎。

隨著科研水平的提升，方忠的成果越來越多，影響力越來越大。他被任命為北京凝聚態(tài)物理國家研究中心主任、中科院物理所所長，又在2019年當選為中科院院士。

十年磨一劍。經(jīng)過不懈努力，方忠?guī)ьI團隊取得了重大成果，主導完成了“拓撲電子材料計算預測”項目。該成果成為2023年國家科學技術獎勵中唯一一個自然科學獎一等獎。

該重大發(fā)現(xiàn)推動中國拓撲物態(tài)研究領域站在國際最前沿，方忠也成為國內(nèi)外凝聚態(tài)物理領域的領軍人物。

方忠（中）和團隊

劍指國際物理之巔

近些年來，凝聚態(tài)物理迎來快速發(fā)展，成為當代物理學體系最龐大、應用最廣闊、最具活力的研究領域之一，高溫超導、量子計算、新型信息存儲、綠色能源材料等，都是影響未來科技競爭的重要領域。

在這些領域，我國當前有多位走在世界前列的物理學家，獲得國家自然科學獎一等獎的趙忠賢、陳仙輝、潘建偉，國家最高科學技術獎得主薛其坤，當然也包括方忠在內(nèi)。

拓撲物態(tài)的研究剛剛開啟，還有很多未知有待進一步探索。在方忠看來，“將來，我們還要構(gòu)建拓撲物理學，需要完成很多基礎研究工作，希望這件事由中國科學家主導。”事實上，方忠院士一直在主導這個領域的研究。

近些年來，方忠?guī)ьI團隊研究了4萬多種無機材料，并從中發(fā)現(xiàn)8000多種拓撲材料。拓撲材料具有特殊的導電性能，可以實現(xiàn)零電阻，其未來的應用具有豐富的想象空間。方忠的研究，一直走在國際前列。

方忠在講課

目前，由中科院物理所主導建設的綜合極端條件實驗裝置工程（北京部分），能提供國際先進的極低溫、強磁場、超高壓、超快光場等綜合極端實驗條件，有助于拓展物質(zhì)科學研究空間，促進新物態(tài)、新現(xiàn)象、新規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。這個裝置已經(jīng)成為方忠等科學家進軍國際凝聚態(tài)物理之巔的神兵利器。

如今，我國已經(jīng)建成了多個世界領先的實驗室和科學裝置，希望未來能有更多像“量子反常霍爾效應”這樣諾獎級的發(fā)現(xiàn)，用技術造福于民，提升我們在國際學術界的話語權(quán)。