北京市科学技术奖于近日揭晓，其中，中国科学院物理研究所所长、中国科学院院士方忠荣获北京市突出贡献中关村奖，这一殊荣标志着他在科学界的卓越贡献。方忠的研究工作不仅推动了拓扑量子物态研究领域的迅速发展，更使中国在这一领域的研究跻身国际前沿。
在接受专访时，方忠表示，他和他的团队将致力于构建拓扑物理学这一宏伟蓝图。“这是一项艰巨的任务，但我们有信心也有能力引领全球在这一领域的研究，这是完全可能的。”方忠的话语中充满了对未来的期待。
方忠是凝聚态物理领域的专家，他长期致力于拓扑物态的计算研究。通过创新性的计算方法，他成功预测并发现了Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Te3族三维拓扑绝缘体，为拓扑绝缘体领域的发展做出了重要贡献。他还提出了实现量子反常霍尔效应的材料体系和方案，这一方案已被实验证实，标志着霍尔效应量子化的三重奏的完成。更他还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。
早在今年6月，方忠及其团队因在“拓扑电子材料计算预测”方面的重大发现，荣获2023年度国家自然科学奖一等奖。这一荣誉再次证明了方忠及其团队在拓扑物理学领域的卓越成就。
在解读其研究工作时，方忠表示，物理界一直认为物质的状态可以用对称性来描述。然而，随着研究的深入，科学家发现有些物质的状态无法用对称性来描述，而需要用数学中的拓扑来描述。这就是方忠及其团队所研究的拓扑物态。他们发现，拓扑物态并非个例，可能有成千上万种材料都具有拓扑性质，这完全颠覆了人们对物质世界的传统理解。
方忠还提到，尽管这项基础研究离实际应用还有一段距离，但人们仍然可以对其充满期待。例如，拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应绝缘体都是拓扑材料，具有拓扑物态的奇妙性质。这些材料内部绝缘不导电，但边界允许电荷移动且没有电阻，因此不会发热，从而可以大大降低能耗。未来，这些材料有望用于制造更先进的电子器件，为半导体设计工艺带来革命性的变革。
对于想要投身物理学研究的学生，方忠鼓励他们说：“你们来得正是时候。现在的物理学只研究了‘一半’，另一半——拓扑物理学——才刚刚开始。这是一个充满挑战和机遇的领域。”
方忠的团队通过计算研究了4万种无机材料，发现其中8000多种是拓扑材料。他们将这些材料分类并制成了拓扑材料词典。方忠表示，他们更希望的是构建整个拓扑物理学的大厦。他相信，在拓扑物理学领域，中国完全有能力引领全球的研究。
在谈到基础研究时，方忠认为，基础研究并不枯燥，而是充满了美。一位优秀的科学家需要具备判断力，能够识别出真正的前沿研究，从而做出原创性的成果。这种判断力是科学家的重要科学素养之一。当科学家能够识别出“美味”的研究时，他们即使废寝忘食也会感到精神上的满足和幸福。
方忠还谈到了中国科学院物理所在怀柔科学城建设的“一装置两平台”的进展。这一项目包括综合极端条件实验装置和材料基因组研究平台、清洁能源材料测试诊断与研发平台。这些装置和平台将推动科学研究向极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉的方向发展，不断突破人类认知的边界。
