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被譽(yù)為中國“天才少年”的25歲曹原再次備受關(guān)注。
2月1日，《自然》雜志發(fā)表了一篇題為“in magic-angle”的文章。
該文章的第一作者和通訊作者曹原已在《》上發(fā)表第五篇文章。 在石墨烯超導(dǎo)領(lǐng)域，他和他的研究團(tuán)隊(duì)再次取得突破，得到學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。 1996年出生的他，已經(jīng)有4篇文章了，都是第一部作品。
2018年，曹原對石墨烯超導(dǎo)角的發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)國際學(xué)術(shù)界，開辟了凝聚態(tài)物理研究的新領(lǐng)域。 他成為該雜志創(chuàng)刊149年來最年輕以第一作者身份發(fā)表論文的中國學(xué)者。 當(dāng)年，曹原在《新聞報(bào)》發(fā)布的“年度世界十大科學(xué)人物”中名列第一。 被譽(yù)為“石墨烯驅(qū)動(dòng)器”。
天才男孩
此前，曹原已經(jīng)在中國小有名氣。
1996年出生于四川成都，11歲進(jìn)入深圳市耀華實(shí)驗(yàn)小學(xué)非凡班。 不到三年的時(shí)間，曹原就學(xué)完了小學(xué)六年級、初中、高中的課程。 后來，他以高考成績669分考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班。
據(jù)中國科學(xué)報(bào)報(bào)道天才的物理學(xué)家，曹原入學(xué)時(shí)原本打算學(xué)習(xí)化學(xué)。 他還在準(zhǔn)備高中的化學(xué)比賽。 后來我漸漸發(fā)現(xiàn)自己對物理更感興趣，于是我轉(zhuǎn)行到了物理領(lǐng)域，進(jìn)入了“顏吉慈物理精英班”。
在精英班里，曹原在一個(gè)寒假里完成了別人需要一整年才能完成的科研項(xiàng)目。
本科期間，他已分別在of和B上發(fā)表了兩篇第一作者文章。 素有“丁老怪”、“科研殺手”之稱的丁澤軍教授只能夸獎(jiǎng)他的學(xué)生曹原。
畢業(yè)時(shí)，他還獲得了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科生最高榮譽(yù)郭沫若獎(jiǎng)學(xué)金。
之后，他漂洋過海到麻省理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。 如今，他正在麻省理工學(xué)院從事博士后研究。
在業(yè)余時(shí)間，他喜歡用天文相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡拍攝行星、星系和星云。 在他的個(gè)人主頁上，分享了很多照片。 有彗星、土星、玫瑰星云、月亮、日食……
曹原本人其實(shí)很低調(diào)。 可見，其實(shí)從2018年到現(xiàn)在，他幾乎沒有出現(xiàn)在媒體上。
曹原在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的導(dǎo)師曾長干教授最近接受澎湃新聞采訪也證實(shí)了這一點(diǎn)。
曹原還是很清醒、低調(diào)的。 他基本上沒有接受過媒體采訪。 他與外界隔絕，專注于工作。
社會(huì)對他的期望太高了。 事實(shí)上，在科研領(lǐng)域?qū)W習(xí)的優(yōu)秀人士有很多，但他們都是在不同的領(lǐng)域。 我還是希望他能專心做自己的事情。
曹原的論文為何引起如此大的反響？
曹原為何厲害？
世界能源史上一直存在一個(gè)巨大的問題，那就是電力傳輸過程中的能量損失問題。 數(shù)百年來，世界上沒有人能夠解決這一問題，造成能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
直到1911年天才的物理學(xué)家，荷蘭物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種可以將能量傳輸過程中電子損失減少到零的物質(zhì)，這一領(lǐng)域才取得了第一次突破。 這種物質(zhì)也被命名為人們常聽到的“超導(dǎo)體”。這位荷蘭物理學(xué)家還獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
然而這種材料有一個(gè)巨大的缺點(diǎn)，那就是需要在-273攝氏度的環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)無損的能量傳輸。 因此，在實(shí)際應(yīng)用中存在很大的困難。
雖然，此后的100多年來物理資源網(wǎng)，世界各國的物理學(xué)家都在努力研制一種可以在正常環(huán)境下使用的“超導(dǎo)體”，但最終沒有人能夠完全實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。 。 曹原的研究取得了突破。
石墨烯自2004年被發(fā)現(xiàn)以來一直是科學(xué)研究的熱門話題，也是發(fā)表許多論文的領(lǐng)域。
例如，多倫多大學(xué)的王璐去年發(fā)表文章，以鳥糞為原料合成多元素?fù)诫s石墨烯，嘲笑石墨烯研究的混亂。
為什么有人嘲笑摻雜石墨烯發(fā)表出版物，而曹原的石墨烯可以連續(xù)發(fā)表5篇文章？
曹原本科生導(dǎo)師曾長干教授進(jìn)行了專業(yè)講解。 他在接受澎湃新聞采訪時(shí)表示：
曹原確實(shí)開創(chuàng)了一個(gè)領(lǐng)域，尤其是2018年的兩篇論文，是“從零到一”的創(chuàng)新，后續(xù)的工作也以此為基礎(chǔ)。
曾長干教授談到的“從零到一”創(chuàng)新，是曹原2018年發(fā)表的論文。
曹原等人2018年實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩片低溫石墨烯堆疊并扭轉(zhuǎn)1.1°時(shí)，電阻突然消失，成為超導(dǎo)體（稱為“莫爾超導(dǎo)體”）。
△雙層石墨烯超導(dǎo)體中電子對示意圖（圖片來自普林斯頓大學(xué)）
這個(gè)1.1°的特殊角度就是所謂的魔角，這種特殊的石墨烯就是魔角扭曲雙層石墨烯（MATBG）。
魔角扭曲雙層石墨烯是唯一具有魯棒性的莫爾超導(dǎo)體，即良好的重復(fù)性，其性能可以通過調(diào)節(jié)兩層之間的角度來調(diào)節(jié)。 它是研究二維物質(zhì)的優(yōu)良材料。
曹原剛剛發(fā)表的文章在當(dāng)年實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又向前邁進(jìn)了一步：以前是2層，現(xiàn)在是3層，即魔角扭曲三層石墨烯（MATTG）。
不要低估這一額外的變化。 著名物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者菲利普·W·安德森曾說過：More is。
在三層石墨烯中，曹原團(tuán)隊(duì)仍然觀察到超導(dǎo)性，其電子結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)性能比兩層石墨烯具有更好的可調(diào)性。
零磁場電阻率測量表明，三層石墨烯中超導(dǎo)性的存在與每個(gè)莫爾晶胞兩個(gè)載流子產(chǎn)生的對稱性破缺密切相關(guān)。
最重要的是，曹原團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，由于這種三層系統(tǒng)具有更好的可調(diào)性，因此可以達(dá)到超強(qiáng)耦合狀態(tài)，即-相干長度達(dá)到平均粒子間距離。
三層石墨烯的超導(dǎo)相被抑制并部分限制在對稱破缺的范霍夫奇點(diǎn)周圍，這很難與弱耦合BCS理論相一致。
△ 不同電場下三層石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)
BCS理論是解釋超導(dǎo)體物理機(jī)制的理論。 它取得了巨大成功，三位物理學(xué)家因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 然而，自從科學(xué)家在20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體以來，BCS理論就遇到了困難，因?yàn)楹茈y解釋這種強(qiáng)耦合超導(dǎo)體。
這個(gè)問題幾十年來一直困擾著物理學(xué)界。
曹原課題組的實(shí)驗(yàn)成果創(chuàng)造了可調(diào)諧莫雷超導(dǎo)體家族。 這些超導(dǎo)體可能會(huì)徹底改變我們對強(qiáng)耦合高溫超導(dǎo)的基本認(rèn)識。
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