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被譽為中國“天才少年”的25歲曹原再次備受關注。
2月1日,《自然》雜志發表了一篇題為“in magic-angle”的文章。
該文章的第一作者和通訊作者曹原已在《》上發表第五篇文章。 在石墨烯超導領域,他和他的研究團隊再次取得突破,得到學術界的認可。 1996年出生的他,已經有4篇文章了,都是第一部作品。
2018年,曹原對石墨烯超導角的發現轟動國際學術界,開辟了凝聚態物理研究的新領域。 他成為該雜志創刊149年來最年輕以第一作者身份發表論文的中國學者。 當年,曹原在《新聞報》發布的“年度世界十大科學人物”中名列第一。 被譽為“石墨烯驅動器”。
天才男孩
此前,曹原已經在中國小有名氣。
1996年出生于四川成都,11歲進入深圳市耀華實驗小學非凡班。 不到三年的時間,曹原就學完了小學六年級、初中、高中的課程。 后來,他以高考成績669分考入中國科學技術大學少年班。
據中國科學報報道天才的物理學家,曹原入學時原本打算學習化學。 他還在準備高中的化學比賽。 后來我漸漸發現自己對物理更感興趣,于是我轉行到了物理領域,進入了“顏吉慈物理精英班”。
在精英班里,曹原在一個寒假里完成了別人需要一整年才能完成的科研項目。
本科期間,他已分別在of和B上發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他的學生曹原。
畢業時,他還獲得了中國科學技術大學本科生最高榮譽郭沫若獎學金。
之后,他漂洋過海到麻省理工學院攻讀博士學位。 如今,他正在麻省理工學院從事博士后研究。
在業余時間,他喜歡用天文相機和望遠鏡拍攝行星、星系和星云。 在他的個人主頁上,分享了很多照片。 有彗星、土星、玫瑰星云、月亮、日食……
曹原本人其實很低調。 可見,其實從2018年到現在,他幾乎沒有出現在媒體上。
曹原在中國科學技術大學的導師曾長干教授最近接受澎湃新聞采訪也證實了這一點。
曹原還是很清醒、低調的。 他基本上沒有接受過媒體采訪。 他與外界隔絕,專注于工作。
社會對他的期望太高了。 事實上,在科研領域學習的優秀人士有很多,但他們都是在不同的領域。 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巨大的問題,那就是電力傳輸過程中的能量損失問題。 數百年來,世界上沒有人能夠解決這一問題,造成能源的嚴重浪費。
直到1911年天才的物理學家,荷蘭物理學家發現了一種可以將能量傳輸過程中電子損失減少到零的物質,這一領域才取得了第一次突破。 這種物質也被命名為人們常聽到的“超導體”。這位荷蘭物理學家還獲得了諾貝爾獎。
然而這種材料有一個巨大的缺點,那就是需要在-273攝氏度的環境下才能實現無損的能量傳輸。 因此,在實際應用中存在很大的困難。
雖然,此后的100多年來物理資源網,世界各國的物理學家都在努力研制一種可以在正常環境下使用的“超導體”,但最終沒有人能夠完全實現這一目標。 。 曹原的研究取得了突破。
石墨烯自2004年被發現以來一直是科學研究的熱門話題,也是發表許多論文的領域。
例如,多倫多大學的王璐去年發表文章,以鳥糞為原料合成多元素摻雜石墨烯,嘲笑石墨烯研究的混亂。
為什么有人嘲笑摻雜石墨烯發表出版物,而曹原的石墨烯可以連續發表5篇文章?
曹原本科生導師曾長干教授進行了專業講解。 他在接受澎湃新聞采訪時表示:
曹原確實開創了一個領域,尤其是2018年的兩篇論文,是“從零到一”的創新,后續的工作也以此為基礎。
曾長干教授談到的“從零到一”創新,是曹原2018年發表的論文。
曹原等人2018年實驗發現,當兩片低溫石墨烯堆疊并扭轉1.1°時,電阻突然消失,成為超導體(稱為“莫爾超導體”)。
△雙層石墨烯超導體中電子對示意圖(圖片來自普林斯頓大學)
這個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體,即良好的重復性,其性能可以通過調節兩層之間的角度來調節。 它是研究二維物質的優良材料。
曹原剛剛發表的文章在當年實驗的基礎上又向前邁進了一步:以前是2層,現在是3層,即魔角扭曲三層石墨烯(MATTG)。
不要低估這一額外的變化。 著名物理學獎獲得者菲利普·W·安德森曾說過:More is。
在三層石墨烯中,曹原團隊仍然觀察到超導性,其電子結構和超導性能比兩層石墨烯具有更好的可調性。
零磁場電阻率測量表明,三層石墨烯中超導性的存在與每個莫爾晶胞兩個載流子產生的對稱性破缺密切相關。
最重要的是,曹原團隊發現,由于這種三層系統具有更好的可調性,因此可以達到超強耦合狀態,即-相干長度達到平均粒子間距離。
三層石墨烯的超導相被抑制并部分限制在對稱破缺的范霍夫奇點周圍,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構
BCS理論是解釋超導體物理機制的理論。 它取得了巨大成功,三位物理學家因此獲得了諾貝爾物理學獎。 然而,自從科學家在20世紀80年代發現高溫超導體以來,BCS理論就遇到了困難,因為很難解釋這種強耦合超導體。
這個問題幾十年來一直困擾著物理學界。
曹原課題組的實驗成果創造了可調諧莫雷超導體家族。 這些超導體可能會徹底改變我們對強耦合高溫超導的基本認識。
預計!
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