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震惊世界的21岁中国最年轻科学家 — 曹原!

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刚刚,一位年轻的中国人,以一记“神操作”,攻克了困扰全球物理科学界1百多年的世界超导物理学难题!——震惊了全世界!



他出生于四川成都,一个月读完初一,三个月读完初二,不到半年读完初三,13岁就考上了高中!

别人都是高中三年,而他只用了1年,就全部读完了高中的课程!

2010年,14岁的他参加高考,考出了理科669的高分!!

中国科学技术大学将他抢到手,并被选去了驰名中外的、培养科研领域领军人物的“严济慈物理英才班”!



他从此更是一发不可收拾:

少年班那些学霸们谁都不服谁,只有提起他才会表现得十分钦佩:“真的是怪物啊!”

“我们都觉得他实在是太强了,是传说级的人物。”

2012年,他作为首批交流生,被中科大派去美国密歇根大学,

2013年6月,他获得中科大“顶尖海外交流奖学金”,同时被牛津大学选中,受邀做两个月的科研实践。

2014年,他获得中科大本科生最高荣誉奖:郭沫若奖学金。

不久,他在牛津大学实践时的导师陈宇林教授,推荐他前往麻省理工学院深造,他随即远赴重洋,在美国麻

省理工,电气工程与计算机科学系攻读博士学位。



1911年,荷兰物理学家,海克·卡末林·昂内斯发现,当汞被冷却至接近0K(-273℃)时,电子可以通行无“阻”,从而将能源损耗降到最低,这个“零电阻状态”被称为“超导电性”,这也是人类第一次发现超导体的存在,昂内斯因此获得了诺贝尔奖。


但悲剧的是,超导体要在接近绝对零度(-273℃)的环境下,才能显现其近乎0损耗输电的能力,而这其中的材料,冷却成本却高得让人绝望!

之后,全世界的科学家们,都在寻找这种“低成本超导材料”。诺贝尔奖获得者Robert B. Laughlin说:物理学家们已经在黑暗(超导研究)中,徘徊了30年......



四年来,曹原也一直在潜心研究石墨烯的超导性...

2017年8月8日,他的团队理论上发现了:只要将两层石墨烯旋转到特定的“魔法角度”(1.1°)叠加时,它们就可以在零阻力的情况下传导电子,即刻显现超导特性!但,真正实现1.1°叠加操作,并非易事...

2018年3月5日,他的一次改变全世界的精准“神操作”!——成功实现了石墨烯的“超导电实验”!破解了困扰全世界物理学界107年的世界难题!

这位年仅21岁的中国人——成为了照亮世界物理学界黑暗了107年的“那盏明灯”!

这个重磅消息瞬间引爆全球,让全世界学者都望尘莫及的《Nature》,竟然一天之内连续刊登了两篇他的关于石墨烯超导的论文!

此时距离人类在理论上发现超导体,已经过去足足107年,世界终于迎来了这个重大突破!

这个21岁的年轻人,就是中国最年轻的世界顶级科学家,曹原!

曹原:石墨烯驾驭者

  让原子厚度碳片层成为超导体的博士研究生。

  曹原的青少年时期异于常人。18岁时,他不仅已经高中毕业,还从中国科学技术大学拿到了本科学位,并前往美国开始攻读博士。此后,曹原再接再厉,先后发表了两篇关于原子厚度碳片层奇异行为的论文,开启了物理学的一个全新领域。曹原承认自己的情况有别于常人,但是说自己并不特殊。毕竟他还是用四年时间读完的大学本科:“我只是跳过了中学里一些无趣的部分。”

  2014年,曹原加入了Pablo Jarillo-Herrero在麻省理工学院的团队,该团队当时已经开始进行将碳片层堆叠和旋转至不同角度的尝试。曹原的主要工作是考察在堆叠的双层石墨烯中,如果将其中一层相对另一层旋转极小的角度后会发生什么。根据一种理论预测,这种扭曲会极大地改变石墨烯的行为,但许多物理学家对此持怀疑态度。曹原决心创造出这种以微妙角度扭曲的双层石墨烯,并发现了一些奇异的现象。对石墨烯施加微弱的电场并冷却至绝对零度以上1.7度时,会让能导电的石墨烯变成绝缘体(Y。 Cao et al。 Nature 556, 80–84; 2018)。这一发现本身不可谓不令人惊讶。

  曹原说:“我们已经料到这会对整个领域带来巨大影响。但更好的消息还在后面:只需稍微调整一下电场,扭曲的双层石墨烯就能成为一个超导体,让电子实现零电阻流动(Y。 Cao et al。 Nature556, 43–50; 2018)。他们在第二个样本中观察到了同样的现象,最终确认了自己亲眼所见的事实。

  通过简单的旋转就能让原子厚度的碳材料产生复杂的电子态,这一研究成果让物理学家争相对其它扭曲二维材料的奇异行为进行实验。一些物理学家甚至希望石墨烯能够阐明复杂材料为何会在更高的温度下成为超导体。哥伦比亚大学物理学家Cory Dean表示:“我们接下来可以做的事情太多了,眼前的机会巨大。”成功将平行的双层石墨烯扭曲至约1.1°的“魔角”需要一些试错,但曹原很快就掌握了可靠的方法。Jarillo-Herrero认为曹原的实验技巧至关重要。

  曹原原创的方法先将单层石墨烯撕裂,组成方向相同的双层石墨烯,并在此基础上进行微调校准。曹原还通过调整低温系统,达到了能让超导态更为显著的温度。

  曹原喜欢将东西拆了重装。他的导师说,曹原本质上是个“动手达人”,他在工作之余会用自制相机和望远镜拍摄夜空,这些作品在曹原的办公室随处可见。Jarillo-Herrero表示:“每次我走进他的办公室,他的台子总是一团乱,上面堆着拆得到处都是的计算机和望远镜的各种零件。”

  虽然曹原很年轻,略带羞涩,但在他的同事眼中,曹原的坚持不懈体现了他的成熟。虽然以微弱差距错过麻省理工的物理学研究生项目,但曹原想办法通过电气工程系加入了Jarillo-Herrero的团队来学习这一课程。另外,曹原对博士生涯的出师不利也并没有过多在意:他发现6个月费心解读的看似激动人心的数据其实只是实验装置造成的巧合。Jarillo-Herrero说:“他不大高兴,但他只是撸起袖子继续干。”

  曹原现在22岁了,但他对自己未来的职业道路还不确定。他说:“在魔角石墨烯上,我们还有很多事情要做。”曹原本科时的指导老师、中科大物理学家曾长淦表示,全球各大高校已经在用博士后职位,甚至是教职岗位来吸引他。“他的名字在国内凝聚态物理学界无人不晓。”曾教授说。学校很希望他能回来,但曾教授认为曹原目前应该待在美国,“那里更容易看到星星。”


英雄出少年,少年强,则中国强,中国培养出了好少年,预示了中国未来的强盛之路!

让我们一起:为曹原,点赞!为祖国,祝福!


(备注:在拿到这篇研究论文时,《Nature》甚至都等不及排版,就先行在其网站上刊出,并配以第三篇文章做评述。有网友评价:《Nature》应该为能刊发曹原团队的文章,而感到荣幸不已,甚至都已迫不及待了!


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