Shoucheng Zhang ( chino :张首晟; 15 de febrero de 1963 - 1 de diciembre de 2018) fue un físico chino-estadounidense que fue profesor de física JG Jackson y CJ Wood en la Universidad de Stanford . Fue un teórico de la materia condensada conocido por su trabajo sobre aislantes topológicos , el efecto Hall cuántico , el efecto Hall de espín cuántico , la espintrónica y la superconductividad de alta temperatura . Según la Academia Nacional de Ciencias : [1]
Descubrió un nuevo estado de la materia, denominado aislante topológico, en el que los electrones pueden conducir a lo largo del borde sin disipación, lo que posibilita una nueva generación de dispositivos electrónicos con un consumo de energía mucho menor. Por este trabajo pionero recibió numerosos premios internacionales, entre ellos el Premio Buckley, la Medalla y el Premio Dirac, el Premio Europhysics, el Premio Fronteras de la Física y la Medalla Benjamin Franklin.
Zhang fundó la empresa de capital de riesgo Danhua Capital . [2]
Zhang nació en Shanghái , China, en 1963. Fue aceptado por la Universidad de Fudan en 1978 a la edad de 15 años, y se fue al extranjero en 1980 para estudiar en la Universidad Libre de Berlín en Berlín Occidental , donde recibió su título de licenciatura en 1983. Luego realizó sus estudios de posgrado en la Universidad de Stony Brook (entonces conocida como Universidad Estatal de Nueva York, Stony Brook ). En Stony Brook, inicialmente estudió supergravedad (y obtuvo su doctorado en 1987) con su asesor Peter van Nieuwenhuizen , antes de dedicarse a la materia condensada por consejo de su héroe personal, el premio Nobel Chen-Ning Yang . En el último año en Stony Brook, cambió a la física de la materia condensada bajo la supervisión de Steven Kivelson .
Zhang fue becario postdoctoral en el ITP en Santa Bárbara de 1987 a 1989. Luego se unió al Centro de Investigación Almaden de IBM como miembro del personal de investigación de 1989 a 1993. Posteriormente, se unió a la Universidad de Stanford como profesor asistente de Física. A partir de 2004, ocupó simultáneamente (por nombramiento de cortesía) los títulos de Profesor de Física Aplicada y Profesor de Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Stanford. En 2007, el " efecto Hall de espín cuántico " descubierto por Zhang fue nombrado uno de los "Diez avances científicos más importantes del mundo" por la revista Science . En 2010, fue nombrado Profesor JG Jackson y CJ Wood en Física. [3]
En 2009, Zhang fue elegido para formar parte de un panel de expertos para el Programa de los Mil Talentos . En 2013, Zhang creó Danhua Capital, una empresa de capital de riesgo , que recaudó 434,5 millones de dólares en dos fondos. [2] Los principales inversores de Danhua Capital incluyen la empresa estatal del gobierno de Pekín Zhongguancun Development Group (ZDG), que ha estado vinculada al programa chino de transferencia de tecnología Made in China 2025. [ 4] También se desempeñó como director no ejecutivo independiente en Lenovo Group y en Meitu. [5]
La esposa de Zhang, Barbara, es ingeniera de software en IBM. Se conocieron en el jardín de infantes en Shanghái. Juntos tienen dos hijos: Brian y Stephanie. [6]
Zhang murió en San Francisco el 1 de diciembre de 2018, a la edad de 55 años, en un aparente suicidio. Su familia dijo en un comunicado que murió "después de luchar una batalla contra la depresión ". [7] [8] [9]
Zhang fue uno de los fundadores del campo de los aislantes topológicos. Hizo una de las primeras propuestas teóricas del efecto Hall de espín cuántico. Poco después de la propuesta teórica inicial, su grupo predijo teóricamente el primer material realista de Hall de espín cuántico en pozos cuánticos de HgTe. [10] Esta predicción pronto se confirmó experimentalmente, [11] lanzando actividades de investigación en todo el mundo. Posteriormente, su grupo predijo numerosos estados topológicos novedosos de la materia y efectos topológicos, incluida la familia Bi 2 Se 3 de aislantes topológicos 3D , [12] el efecto magnetoeléctrico topológico, [13] el efecto Hall anómalo cuántico en aislantes topológicos magnéticos , superconductores topológicos invariantes de inversión temporal y la realización de un superconductor topológico quiral y de fermiones quirales de Majorana utilizando el estado Hall anómalo cuántico en proximidad con un superconductor. La mayoría de estas propiedades predichas ahora se han observado experimentalmente.
Anteriormente, Zhang también hizo contribuciones significativas a otras áreas de la física. Él y sus colaboradores derivaron una descripción topológica ( forma Chern-Simons ) de la teoría cuántica de campos de las nuevas propiedades de los líquidos Hall cuánticos fraccionarios [14] y propusieron un diagrama de fase global para los estados Hall cuánticos con muchas características que desde entonces se han observado experimentalmente. Generalizó la teoría del efecto Hall cuántico fraccionario a dimensiones superiores y la relacionó con la física fundamental de partículas. También propuso una influyente teoría de la superconductividad de alta temperatura basada en un principio de simetría extendida [15] .
A principios de 2000, Zhang y sus colaboradores revitalizaron el campo de la espintrónica al proponer un efecto Hall de espín intrínseco y relacionarlo con fases geométricas de la mecánica cuántica. Esta propuesta estimuló un extenso trabajo teórico y experimental, y también contribuyó a desarrollos posteriores relacionados con el efecto Hall de espín cuántico y los aislantes topológicos en general.
Entre los años 2010 y 2015, Zhang y su grupo de físicos de la Universidad de Stanford escribieron tres artículos teóricos en los que demostraron con éxito cómo probar la teoría del fermión de Majorana de Ettore Majorana , o lo que anteriormente había sido solo una hipótesis científica de que una partícula puede ser su propia antipartícula , sin la necesidad de fuerzas externas que tengan la misma masa con la carga opuesta del electrón. [16]
Zhang fue miembro de la Sociedad Estadounidense de Física y de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias . Recibió la beca Guggenheim en 2007, el Premio de Investigación Alexander von Humboldt en 2009, el Premio Europhysics en 2010, [17] el Premio Oliver Buckley en 2012, la Medalla y Premio Dirac en 2012, el Premio Fronteras de la Física en 2013, la mención "Nobel-class" de Thomson Reuters en 2014, [18] y la Medalla Benjamin Franklin en 2015. Fue identificado como uno de los principales candidatos al Premio Nobel por Thomson Reuters en 2014. [19] Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos en 2015.
La esposa de Zhang, Barbara, a quien conoce desde el jardín de infantes, es ingeniera de software en IBM.
Cinco físicos que nos trajeron el efecto Hall de espín cuántico y los aislantes topológicos han sido galardonados con el Premio Europhysics de este año de la división de materia condensada de la Sociedad Europea de Física. Los ganadores son Shoucheng Zhang de la Universidad de Stanford; Charles Kane y Eugene Mele de la Universidad de Pensilvania; y Hartmut Buhmann y Laurens Molenkamp de la Universidad de Würzburg en Alemania.
Por la predicción teórica y la observación experimental del efecto Hall de espín cuántico, abriendo el campo de los aislantes topológicos.
Los tres físicos de la materia condensada, F. Duncan M. Haldane (Universidad de Princeton, EE. UU.), Charles L. Kane (Universidad de Pensilvania, EE. UU.) y Shoucheng Zhang (Universidad de Stanford, EE. UU.), cuya investigación allanó el camino para el avance del conocimiento sobre los aislantes topológicos, recibieron sus medallas Dirac en una ceremonia de entrega de premios celebrada el 4 de julio de 2013 en el ICTP.
Premio Fronteras de la Física 2013 en Física Fundamental: Por la predicción teórica y el descubrimiento experimental de aislantes topológicos
Cita: Con Charles Kane y Eugene Mele, por sus innovadoras contribuciones teóricas que llevaron al descubrimiento de una nueva clase de materiales llamados aislantes topológicos, y por su predicción de compuestos específicos que exhiben las nuevas propiedades esperadas de estos nuevos materiales.