绝缘体

95后博士荣登Nature年度科学人物榜

发布时间:2023/3/22 20:21:44   
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北京时间年12月19日,世界顶尖学术期刊英国《自然》杂志(Nature)发布了年度影响世界的十大科学人物。22岁麻省理工学院在读博士曹原位居榜首。

位居榜首

资料显示,年3月,曹原以第一作者身份,在《自然》杂志上连续发表了两篇论文,报道“石墨烯超导”的重大发现。

他也是以第一作者身份在《自然》上发表论文的最年轻中国学者。因此,被网友誉为“前有古人,后有来者”的石墨烯驾驭者。

第一作者“曹原”发表论文

而石墨烯又被誉为改变21世纪的“神奇材料”,在航空航天、纳米、太阳能、电子学、生物医疗、复合型材料等领域有广泛的应用。曹原等人的这一发现,解决了困扰人类百年的常温超导材料的问题,使“石墨烯”研究进入了一个新高度。

现在,我们就来扒一扒曹原的“天才少年”之路。

与老师的合影

曹原,年出生于四川成都,从小就比较机灵,而且活泼好动,父母也很重视对他的培养,以及天性的保护。

年,他随父母迁入深圳,就读于深圳耀华实验学校。仅用3年时间就读完了小学六年级、初中、高中的课程。中学时代,曹原就受益于“超常教育”。

曹原和同学在讨论

年,14岁的曹原,以理科高考分数分的成绩,顺利考入位于合肥的中科大少年班。

中国科技大学少年班

当年面试,就被中科大少年班学院院长陈旸一眼相中,当场就告诉曹原,一定要选择少年班。陈旸为了争取曹原前来读书,还为他补报了创新试点班,其实在他之前这两个类别并不能同时报。

中科大少年班于年正式成立,截至年秋,共计招收人。这篇沃土为国内外商界、科教界培养了众多行业翘楚,如紫光集团总裁郭元林、华为WCDMA产品线总监万飚,百度总裁澳大利亚国家工程院院士张亚勤等。

少年班毕业生去向调查统计

曹原在校的学习和科研成绩也是相当出色,授课老师给予他这样的评价:“很聪明的家伙”、“他太厉害了”!

18岁时,他获得本科学位,并荣获中国科技大学最高荣誉奖——郭沫若奖学金,随后赴美国麻省理工学院攻读博士。

院长张昕为曹原颁奖

“学霸”曹原并非书呆子,喜欢运动,尤其酷爱滑雪。虽然有点内敛,但不乏幽默,还有点“不务正业”,喜欢在贴吧、论坛上灌水。

曹原在滑雪

曹原动手能力超强,小时候就喜欢把家里的各类物品,拆开又重新组装。这一爱好也随年龄的增长而升级,在麻省理工学院里,他还自制了照相机和望远镜拍摄夜空。

他的导师Jarilli-Herrero在采访时说:“每次我走进他的办公司,他的工作台总是一团乱,上面堆满了,他从计算机和望远镜上拆下来的各种零件。”

曹原身上有一种少年老成的气质,即使失败,也并不气馁,总是默默朝着目标奋斗。

在麻省理工学院,他以稍低分数错过了物理学研究生项目,最终他还是想办法通过电气工程系加入了帕布洛·贾里洛-赫雷罗(PabloJarillo-Herrero)的团队来学习这门课程。

当曹原加入该团队时,团队已经在开始进行将碳片层堆叠和旋转至不同角度的尝试。

曹原

曹原的主要工作就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,会发生什么现象。

曹原发现一种奇异的现象:在微弱电场和绝对零度以上1.7°的环境下时,通常能导电的石墨变成了绝缘体。而电场稍加变动,这些偏转的石墨烯层又变成了超导体,电流会无阻穿过。

进行重复实验后,曹原的发现被确认。而且,曹原很快成功掌握了“如何将平行的双层石墨烯扭曲至约1.1°”的可靠方法。

做实验

曹原的原创方法是先将单层石墨烯撕裂,组成方向相同的双层石墨烯,并在此基础上进行稍微校准。他还通过调整低温系统,达到了能让超导态更为显著的温度。

哥伦比亚大学物理学家CoryDean表示:“我们接下来可以做的事情太多了,眼前的机会巨大。”

确实,曹原的这一发现,实现了“石墨烯”研究的重大突破。

那么,石墨烯到底又是什么?

“石墨烯”结构图

石墨烯是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯的统称。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。

年,英国曼彻斯特大学的Andre(海姆)和KonstantinNovoselov(诺沃肖洛夫),凭借其在年利用透明胶带制作出二维石墨烯材料,荣获该年度诺贝尔物理学奖。

诺贝尔物理学奖得主

石墨烯目前处于概念导入期和产业化突破前期,与美、日、韩等国家相比,我国石墨烯研究和产业还仍处于产业链和价值链的低端。

石墨烯若是广泛用于生活,会给人们带来巨大的改变,比如石墨烯电池20秒就能充满电且可以使用半个月,石墨烯电池电动汽车充电10分钟能续航公里。

曹原很谦虚,他表示自己目前尚不明确未来的研究生涯会走向何方,而且关于“魔角石墨烯”,还有很多工作要做,要打破“石墨烯”技术产业化壁垒,还有很长的路要走,任重道远。

“石墨烯”的广泛用途

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