科大少年班魔角天才，24岁MIT博士，石墨烯驾驭者曹原再度《Nature》双发

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  新智元报道  

来源：Nature等

编辑：新智元编辑部

【新智元导读】当地时间5月6日，24岁少年天才曹原又实现《Nature》两连发，这已经是他第二次双发《Nature》。说起曹原这个名字，国内凝聚态物理学界几乎无人不晓。2018年《Nature》赠与他石墨烯驾驭者称号，一些报道还称其为「中国潜在最年轻的诺贝尔奖获得者」。「新智元急聘主笔、高级主任编辑，添加HR微信（Dr-wly）或扫描文末二维码了解详情。」

时隔两年，魔角石墨烯再现重大进展！

当地时间5月6日，因发现魔角石墨烯超导态而荣获《Nature》「2018年度科学人物」榜首、麻省理工Pablo Jarillo-Herrero课题组成员曹原，再次背靠背连发两篇Nature，讲述了团队在魔角石墨烯取得的一系列新进展。

其中一篇Nature，曹原是第一作者兼共同通讯作者；另一篇Nature，曹原为共同第一作者。

曹原何许人也？这个少年天才的履历着实让人艳羡。

别人的24岁：少年天才，石墨烯驾驭者

你的24岁在干啥？ 打dota？思考人生？

毕业于中科大少年班的尖子生，麻省理工博士生曹原的24岁是真•别人家的24岁:  

1. 1996年出生于四川成都，花三年的时间读完了别人6-7年的课程
2. 2010年，高中一年级就以理科总分669分的优异成绩，考入中科大少年班
3. 2016年考入MIT电气工程学博士，目前是在读博士的第四年，在 Prof. Pablo Jarillo-Herrero的团队中从事二维材料的研究。

               

他的本科校友李松松告诉新智元，曹原大三大四分别考了两次GRE Sub、一次物理、一次化学，成绩基本都接近满分。扎实的基础知识为日后的科研实力奠定了基础。

大一下学期的时候上张祖德《有机化学》，张祖德直夸曹原聪明好学，考试成绩也是遥遥领先。

 

对于优异的成绩，他自己不会多说，他的本科老师丁泽军教授，人称「丁老怪」，还会时不时炫耀一下他。

 

一个小轶事是，上日语课的时候，他面前放着一本日语书，很少打开，也不写笔记，只专注听讲，用李松松的话说，「应该是把老师上课讲的直接印在脑海里吧。」

更多李松松的回忆：

https://www.zhihu.com/question/268269252/answer/336931198

 

生活中，他也是很有趣的人，

曹原的主页上，用三种语言写着，我是曹原，欢迎来到我的主页！

（ようこそ! ここは私のホームページです。）

学术之外，他喜欢仰望星空，还爱好摄影。小到原子，大到宇宙星空，都是真纯至美之物。

        曹原主页

2014年，曹原荣获中国科技大学本科生最高荣誉 郭沫若奖学金 。同年，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。

              

2018年3月5日，《Nature》连发两篇以曹原为第一作者的重磅石墨烯论文，曹原发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，就会产生神奇的超导效应，超导转变温度最高为1.7K。

当时22岁的曹原一战成名！

             

当时《Nature》都来不及排版，迅速以背靠背形式刊登了关于转角石墨烯的重大成果，文章还配以第三篇文章作为评述，足见这一发现的非凡意义。 国内外学术界为之震动，开辟了凝聚态物理的新领域。

          2018年曹原《Nature》两连发

「他的名字在国内凝聚态物理学界无人不晓。」曹原本科时候的指导老师，科大物理学家曾长淦表示。

专业人士评论称，曹原2018年的工作足以给石墨烯续命20年，体现了石墨烯真正的价值。

       

同年，曹原入选《Nature》杂志「2018年度科学人物」，并位列榜单之首！同时上榜的还有当年的「反派人物」基因编辑婴儿缔造者贺建奎。为此， 学霸曹原还荣获了一个生动的名字，叫做「石墨烯驾驭者」（Graphene Wrangler），听起来竟然有种驾驭宇宙魔方的感觉 。  

「魔角石墨烯」现身，一个物理世界的隐秘通道被打开了

 

让曹原荣誉加身的石墨烯，真是让人着迷的一种物质！

               

单层碳原子的石墨烯，比钢都强200倍！作为一种双极电特性的零带隙半金属，石墨烯具有高杨氏模量、高导热率和非常大的比表面积(2630 m2/g)。

石墨烯甚至具备让人惊讶的光学性能，具有高透明度(可见光光谱中的97.7 %透射率)和优异的电学性能，具有高电导率。成为光子和光电电路、自旋电子学、能量储存和转换、轻薄柔性的显示屏、各种生物医学设备、以及石墨烯基智能材料的重要原料。

例如这种柔性屏幕就是石墨烯的功劳。

         

而双层石墨烯的特性更让人着迷！曹原他们只不过将其中一层轻轻地转动1°左右，石墨烯就性情大变：只需通过门电压调控载流子浓度，就成功实现了能带半满填充状态下的绝缘体；之后在1.7 K的高温下，双层石墨烯又变成了超导材料。  

这一下子触及到了科学界的盲区，物理世界一个隐蔽的密室通道被偶然打开了！《物理学世界》杂志将魔角双层石墨烯中超导态的发现评选为「2018年度物理突破」冠军。

如果双层石墨烯可以实现在高于绝对零度的温度下进入超导态，那么对它的研究就有希望找出接近室温的超导体，因而这也被认为是物理学的「圣杯」，甚至理论家们由此提出一些全新的、大胆的预言。

本次新论文虽然不是全新的发现，但其重要程度依旧不容小觑。

论文一中，作者提出了基于小角度扭曲双层-双层石墨烯（TBBG）高度可调的相关系统，由两片旋转的Bernal堆叠双层石墨烯组成。该系统呈现丰富相图，具有可调谐相关绝缘体态，对扭转角和电位移场的应用都高度敏感。

                             

作者通过实验，证明了在扭曲范德华异质结构中，实现可调与电子关联的实验研究的可能性。

这种新颖的扭曲角的自由度和控制在其他二维系统中，也应该是通用的，也可能会表现出类似的相关物理行为，让调谐和控制的电子-电子相互作用的强度的技术成为可能。

论文：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2260-6

论文二中，作者对扭曲角的分布信息做了进一步探讨，解释了Twisted angle disorder对量子霍尔效应（QHE）的影响。

                 

魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）超导性能关键取决于中间层扭曲角（θ）的大小。作者使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置（SQUID-on-tip），获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像，并绘制了局部θ变化图。

 

论文确立了θ紊乱作为一种非常规类型的紊乱的重要性，使扭曲角梯度能够用于「带结构」工程，实现相关现象和器件应用中的栅极可调内置平面电场。

论文：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2255-3

哪里是后浪，明明就是海啸！

 

自称曹原「师姐」的网友称赞了曹原在读本科时实力就碾压95%的同龄人，后生可畏！

               

甚至有网友献上了亲笔作文，称曹原为「出现在高中作文素材里的人」。

                                     

「心里有火，眼里有光」，这才是真正的后浪！

       还有许多网友羡慕他天资过人，看了他的论文后纷纷表示不懂，再次证明自己是一个废柴。 给大佬跪了！

       

看似曹原的人生一路开挂，可是他背后付出的时间和努力也是非常人所能及。世人看到他，14岁读大学，20岁攻读MIT博士，22岁发现了石墨烯中的非常规超导电性，震惊世界的石墨烯传导试验取得成功。但每一次实验背后的良苦用心，又了解多少？

未来，曹原必将前途无量！

参考链接：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9B%B9%E5%8E%9F

http://stdaily.com/index/kejixinwen/2018-12/22/content_741760.shtml

https://www.sohu.com/a/393582823_260616

https://www.zhihu.com/question/306192676

http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=569495

https://www.zhihu.com/question/268269252

部分内容已获知乎作者李松松授权，回答链接

https://www.zhihu.com/question/268269252/answer/336931198