2.5　我國(guó)在該領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)與前沿展望

拓?fù)潆娮硬牧涎芯看笾陆?jīng)歷了20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初的萌芽和發(fā)育期，2000—2006年的新概念產(chǎn)生期，以及2006年后的突破與大發(fā)展期。當(dāng)前，新物態(tài)、新材料和新現(xiàn)象呈現(xiàn)井噴式爆發(fā)，多種拓?fù)洳牧象w系不斷涌現(xiàn)，已發(fā)展成為與傳統(tǒng)的對(duì)稱破缺理論描述的物態(tài)相并肩的研究領(lǐng)域，成為凝聚態(tài)的一個(gè)全新分支。至今，拓?fù)湮飸B(tài)已經(jīng)發(fā)展出了許多成員，成為一個(gè)龐大的家族，包括Z₂拓?fù)浣^緣體、量子反?；魻栃?yīng)態(tài)、拓?fù)渚w絕緣體、高階拓?fù)浣^緣體、拓?fù)浒虢饘伲òǖ依税虢饘?、外爾半金屬、?jié)線半金屬和三重簡(jiǎn)并半金屬等）、關(guān)聯(lián)拓?fù)浣^緣體、拓?fù)涑瑢?dǎo)等。拓?fù)湮飸B(tài)分類的概念也被迅速擴(kuò)展到了其他領(lǐng)域，例如：拓?fù)涔庾泳w、拓?fù)渎曌泳w、Floquet拓?fù)浣^緣體、拓?fù)潆娐?、拓?fù)渎暡ǖ?。縱觀該領(lǐng)域的發(fā)展，經(jīng)歷了概念發(fā)展—材料發(fā)現(xiàn)—物性研究的過(guò)程，下一步最應(yīng)該關(guān)注的是如何調(diào)控拓?fù)湮飸B(tài)、利用拓?fù)湮镄栽谕負(fù)洳牧现袑?shí)現(xiàn)功能器件。

在短期內(nèi)，我們應(yīng)該專注于拓?fù)潆娮游飸B(tài)的基礎(chǔ)科學(xué)研究，著眼具有應(yīng)用前景的拓?fù)淞孔有?yīng)和材料。澄清重要理論問(wèn)題，包括磁性拓?fù)鋺B(tài)、手性費(fèi)米子、拓?fù)錈犭姟⑼負(fù)浯呕?、拓?fù)涔怆姷葻狳c(diǎn)問(wèn)題，發(fā)展相關(guān)材料物性計(jì)算能力?；谝阎耐?fù)洳牧蠑?shù)據(jù)庫(kù)，合成更多的優(yōu)質(zhì)備選材料。實(shí)現(xiàn)液氮溫度附近的量子反常霍爾效應(yīng)材料，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)并證明軸子絕緣體、高階拓?fù)浣^緣體等拓?fù)湮飸B(tài)，獲得在拓?fù)浣^緣體和半金屬中引入控制電子關(guān)聯(lián)的方法。提升我國(guó)材料制備和物性測(cè)量先進(jìn)設(shè)備自主研發(fā)的能力。更長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我國(guó)拓?fù)潆娮硬牧涎芯磕繕?biāo)定位在拓?fù)淞孔討B(tài)基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)方面取得重大突破。在概念和物性理論方面取得引領(lǐng)性突破，在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)一系列新穎拓?fù)淞孔有?yīng)，獲得多種可在液氮溫度以上呈現(xiàn)拓?fù)湫?yīng)的量子材料，設(shè)計(jì)和制備基于拓?fù)淞孔有?yīng)的多種器件，建立起基于拓?fù)淞孔游飸B(tài)和效應(yīng)的電子學(xué)的框架?；谶@些理解，需要注意以下幾個(gè)方面：

① 基礎(chǔ)理論研究的長(zhǎng)期穩(wěn)定支持：從拓?fù)湮飸B(tài)的發(fā)展歷程可以看出，在早期的基礎(chǔ)理論原始創(chuàng)新方面，我國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)不夠突出。但值得注意的是，在后續(xù)關(guān)聯(lián)拓?fù)洹⒊瑢?dǎo)拓?fù)涞然A(chǔ)理論方面，中國(guó)科學(xué)家逐步展開有引領(lǐng)性、突破性的工作。這點(diǎn)需要對(duì)基礎(chǔ)理論工作者進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的支持，鼓勵(lì)更多的人潛心研究，敢于挑戰(zhàn)。

② 加強(qiáng)對(duì)拓?fù)洳牧系乃阉鳌⒃O(shè)計(jì)和優(yōu)化研究：拓?fù)潆娮硬牧鲜钦麄€(gè)拓?fù)湮飸B(tài)理論研究的實(shí)際載體，是拓?fù)湮镄约捌湔{(diào)控的物質(zhì)對(duì)象，是新技術(shù)和應(yīng)用的材料基礎(chǔ)。面對(duì)搜索、設(shè)計(jì)和優(yōu)化拓?fù)洳牧先找嬖黾拥男枨?，下一步迫切需要加?qiáng)信息化、系統(tǒng)化的新材料研發(fā)模式，促進(jìn)基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用。

③ 推動(dòng)拓?fù)湓推骷奶剿鳎豪猛負(fù)洳牧暇哂行缕嫱負(fù)湮镄缘奶攸c(diǎn)，即無(wú)耗散的電荷、自旋輸運(yùn)，具有全局穩(wěn)定高容錯(cuò)性，非局域交叉電、磁、光、熱調(diào)控等，可用于拓?fù)淞孔佑?jì)算的非阿貝爾統(tǒng)計(jì)態(tài)等，推動(dòng)拓?fù)湓推骷奶剿?，這些在新一代電子和信息器件方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，抓住這樣的機(jī)遇，大力推動(dòng)原型器件的探索和嘗試，可以在未來(lái)產(chǎn)業(yè)革命中占據(jù)主導(dǎo)地位。

④ 加強(qiáng)物性測(cè)量和調(diào)控科學(xué)儀器、裝置建設(shè)：拓?fù)湮飸B(tài)是最近十多年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的新領(lǐng)域，在新物性、新現(xiàn)象的研究和新調(diào)控手段的開發(fā)上需要開發(fā)更多的儀器裝備，有些甚至是一些大科學(xué)裝置。所以，為了避免大量經(jīng)費(fèi)用于簡(jiǎn)單、重復(fù)購(gòu)置國(guó)外的儀器設(shè)備，需要在創(chuàng)新性科學(xué)儀器的研制上、高質(zhì)量高穩(wěn)定儀器的量產(chǎn)化上提高自身的研發(fā)能力。