在年3月份的时候，一位中国青年学者曹原，在英国《自然》杂志上连刊两篇论文，引起不小轰动；12月底，曹原登上《自然》杂志“年十大科学人物”榜首，杂志封面用交错双层石墨烯组成“10”的字样，来暗示曹原的发现。

曹原，年出生，四川成都人，在年以高考成绩分（理科），考入中国科学技术大学少年班，现为美国麻省理工学院博士生。

曹原登上《自然》杂志的文章，是发现双层石墨烯摆成魔角1.1°（1.05°~1.16°）时，将呈现超导现象，转变条件还需特殊的磁场，以及1.7K的超低温，并非某些媒体宣传的常温超导。

在年，荷兰科学家HeikeKamerlinghOnnes意外地发现，当金属汞冷却到接近绝对零度的4.2K（﹣.95℃）时，汞的电阻突然消失了，这一发现打开了人类探索超导体的大门，这位科学家也因此获得年诺贝尔物理学奖。

我们知道，导体之所以导电，是因为导体中存在大量的自由电子，这些自由电子定向移动形成了电流；但是自由电子在移动过程中，会受到原子以及其他电子的阻碍作用，从而使电子损失动能，然后转化为导体的内能，这就是电阻的微观原理。

超导体电阻为零是一个非常反常的现象，这里指的“电阻为零”，并非指“电阻非常小，小到可以忽略”，而是说“超导体的电阻绝对为零”。

如何理解呢？

有电阻就会有电流损耗，科学家建立一个环形的超导体，然后利用磁场激发出感应电流，这个电流在环形超导体中运行了两年之久，都没有丝毫衰减的迹象，说明超导体的电阻是绝对的零。

我们在中学熟知的欧姆定律，本质上是一个经验公式，并非严格的物理定律，只适用于纯电阻的常规情况；比如电流达到上万安培时，欧姆定律也会存在2%左右的误差。

所以欧姆定律并不适用于超导体，超导体中的电流，需要用更本质的物理定律来描述，比如利用电流的定义式I=Q/t，既单位时间内通过的电荷量。

超导体研究历史

超导体有三大特点：电阻率为零、完全抗磁性、通量量子化。

其中“电阻率为零”是人类电力系统中梦寐以求的物质属性，如果我们能制造出常温状态下的超导体，那绝对是人类科技的一大飞跃，电子产品将变得更加小型化，可控核聚变中的磁场强度大大增加，或者在电力运输中减少损耗。

超导体自从被发现开始，就成为科学研究中的重点项目，最初发现汞的超导转变温度为4.2K，然后又发现铅在7.2K时也能成为超导体；经过一段时间的研究，科学家发现有几十种单质，在接近绝对零度时都能转变为超导体。

理论物理学家也在试图解开超导体的奥秘，直到年，三位物理学家提出BCS理论，以电子-声子作用为前提，解释了低温超导体的形成机制，并因此获得年诺贝尔物理学奖。

美国物理学家麦克米兰还发现，BCS理论存在一个极限温度大约39K，高于这个温度后的任何物质，都不能形成超导态，这一极限打击了人们的信心，因为如此低的温度难以用于实际。

直到年，两位IBM的科学家柏诺兹和缪勒，放弃以往在金属合金中寻找超导材料，转而研究不被人看好的陶瓷材料，他们发现钡铜氧化物的超导转变温度达到了35K，并发现该类物质有可能突破麦克米兰极限，他们两人也因此获得年诺贝尔物理学奖。

这一下子可让氧化物超导体的研究火热起来，此后研究人员把能实验的任何材料都试了一遍；当年，超导转变温度很快就被提升到了40K，然后43K，50K……；在年，我国赵忠贤等人发现90K的钇钡铜氧化物，首次把超导材料转变温度提升至液氮水平（77K）。

77K（-℃）是超导材料达到实用的最低门槛，因为用液氮就能制造超导体，相比以往用液氦和液氢来制造超低温，成本低了很多倍，所以转变温度在77K以上的叫做高温超导体。

年初，日本研究人员发现K的铋锶钙铜氧超导体；当年，我国留美学者盛正直发现K的铊钡钙铜氧超导体；年法国科学家发现K附近的汞钡钙铜氧超导体，如果压力进一步提高，这一温度还能升到K（-℃）。

此后二十多年，无论在实验还是理论上，关于超导体的研究进展缓慢，高温超导体的产生机制一直是凝聚态物理的最大谜团；有理论物理学家预言，氢气在超高压力下（数百万个大气压）会形成金属氢，金属氢很可能具有常温超导能力。

到了年，德国两位科学家发现硫化氢（H2S，臭鸡蛋的成分）在GPa（万个大气压）下，超导转变温度达到了K（-70℃）。这是继上世纪九十年代发现汞钡钙铜氧超导以来，超导转变温度的一大提高，但是极高的压力使得该成果无法实际应用。

然后在年12月，德国科学家团队再次宣称，他们在万个大气压的条件下，发现LaH10（氢化镧）具备超导性能，转变温度高达K（-23℃），目前这一发现还在接受同行审核。如果证实为真，那么这将是人类发现超导体的最高转变温度，但是所需压力实在太高了，几乎和地心压力相当。

然后在年，曹原团队发现的双层石墨烯超导现象轰动科学界；其实石墨烯的超导现象早就被人们发现，但是以往的石墨烯超导属于常规超导（BCS等理论可以解释的超导现象）。

而曹原发现的双层石墨烯超导，更像是非常规超导，虽然最高的超导转变温度在1.7K（约-.5℃），但是双层石墨烯只做了简单的角度旋转，就能让双层石墨烯从绝缘体到超导体的转变，这是非常不可思议的事。

对于氧化物类的高温超导体，由于微观结构非常复杂，很难进行微观尺度的研究；而超高压类的超导体，研究起来更难，也无法实现实际应用。

而在曹原的实验中，石墨烯的微观结构简单，实验各参数比如磁场、温度、电流、角度等等都是可以精确控制的，这一发现给科学研究带来了新的思路，也为高温超导现象提供了研究平台，这绝对是近几十年来，超导研究领域最令人兴奋的事。

如果科学家能从曹原的发现中，顺藤摸瓜分析出高温超导体的形成机制，那么距离常温常压超导的实现就不远了，或许就在接下来的几十年内，你觉得呢？

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