25岁中国“天才少年”曹原文章重磅登陆《自然》杂志

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25岁、被誉为中国“天才少年”的曹原再一次备受关注。

2月1日，一篇名为“Tunable strongly coupled superconductivity in magic-angle twisted trilayer graphene”的文章重磅登陆《自然》杂志。

本文的第一作者兼通讯作者曹原，已经将第5篇文章登上《自然》。在石墨烯超导领域，他与所在的研究团队再一次取得了突破，并被学术界所肯定。96年出生的他，此前已有4篇Nature在手，而且都是一作。

2018年，曹原因发现石墨烯超导角度轰动国际学界，开辟了凝聚态物理研究的新领域，成为《Nature》杂志创刊149年来以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。当年，《Nature》发布的“年度世界十大科学人物”中曹原位居榜首。被Nature称作“石墨烯驾驭者”。

天才少年

此前，曹原在国内就已经声名鹊起。

他1996年出生于四川成都，11岁时，进入深圳耀华实验小学超常班。不到3年，曹原就完成了小学六年级、初中、高中的课程学习。随后以669分的高考成绩被中科大少年班录取。

据《中国科学报》报道，曹原进校之初本来是准备学化学的，此前高中时也在准备化学竞赛。后来逐渐发现自己对物理更感兴趣，于是转到了物理这个领域，进入了“严济慈物理英才班”。

在英才班里，别人用一整年才能完成的科研项目，曹原用一个寒假就完成了。

本科期间，他就已经分别在Journal of Magnetism and Magnetic Materials和Physical Review B发表两篇一作文章。素有「丁老怪」、「科研杀手」之称的丁泽军教授，提到自己的学生曹原的时候也只剩赞不绝口。

毕业时，他还获得了中科大本科生最高荣誉——郭沫若奖学金。

之后他就远赴重洋，前往MIT攻读博士学位。如今，他在MIT做博士后研究。

业余时间，他喜欢用天文相机和望远镜拍摄行星、星系和星云。在他的个人主页上，就分享了有很多拍摄的作品。有彗星、土星、玫瑰星云、月亮、日食……

曹原本人其实是十分低调。可以看到，其实从2018年到现在，他几乎从未在媒体上露面。

最近在曹原中科大时期的导师曾长淦教授接受澎湃新闻采访中也得到佐证。

曹原还是很清醒的，很低调，基本上没有接受过媒体的采访，屏蔽掉外界的声音，专心在自己的工作上面。

社会对他的期待太高了，其实在科研领域有很多优秀的人都在钻研，只是大家的领域不同。我还是希望他能专心地做自己的事情吧。

曹原的论文为什么反响大？

曹原为什么牛？

在世界能源史上一直都存在着一个巨大难题，那就是电力传输过程中的能源损耗问题。数百年来这一难题在全世界内无一人能够解决，导致了严重的能源浪费。

直到1911年，荷兰物理学家发现了一种物质能够在能源输送过程中将电子损失降为0，才首次在该领域实现了突破，而这种物质也被命名为了大家经常听到的“超导体”。而这位荷兰物理学家也因此获得了诺贝尔学奖。

但是，这一物质中存在着极大的弊端，那就是需要在零下273摄氏度的环境中才是实现无损耗能源传输。因此，在现实运用中存在着很大的困难。

虽然，在此后的100多年时间里，全世界每个国家的物理学家都前赴后继的致力于将研发一款能够在正常环境下使用的“超导体”，但最终都没有一个能够完全实现这一目标。而曹原的研究实现了突破。

石墨烯自2004年被发现以来一直是科研的热点，也是论文多发地带。

比如，来自多伦多大学的Lu Wang去年就发表文章，用鸟屎来作为原料之一合成多元素掺杂的石墨烯，调侃石墨烯研究乱象。

为什么有人靠掺杂石墨烯发水刊被调侃，而曹原的石墨烯能连发5篇Nature呢？

曹原本科时期的导师曾长淦教授给出了专业的解释，他在接受《澎湃新闻》采访时表示：

曹原的确开创了一个领域，尤其2018年的两篇论文是“从零到一”的创新，后面的工作是在此之上的推进。

曾长淦教授说的“从零到一”的创新，就是曹原2018年登上Nature的那篇论文。

曹原等人在2018年用实验发现：当低温下的两片石墨烯以1.1°堆叠和扭曲时，电阻会突然消失，变成了超导体（被称作“莫尔超导体”）。

△ 双层石墨烯超导体中的电子对示意图（图片来自普林斯顿大学）

这个1.1°的特殊角度就是所谓的魔角（magic angle），这种特殊的石墨烯就是魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）。

魔角扭曲双层石墨烯是唯一具有鲁棒性的莫尔超导体，也就是可重复性好，还可以通过调节两层夹角调节其性质，是研究二维物质的绝佳材料。

而曹原刚刚发表的文章，又在当年的实验基础上推进了一步：之前是2层，现在是3层，即魔角扭曲三层石墨烯（MATTG）。

不要小看这多加一层的变化，著名物理学奖得主菲利普·W·安德森曾说过：More is Different。

在三层石墨烯中，曹原团队依然观测到了超导电性，而且其电子结构和超导性能比双层石墨烯具有更好的可调性。

零磁场电阻率测量表明，三层石墨烯超导电性的存在，与每个莫尔元胞的两个载流子产生的对称性破缺相密切相关。

最最重要的是，曹原团队发现，因为这个三层系统更好的可调性，使它能够达到一种超强耦合状态，即金兹堡-朗道相干长度达到了平均粒子间距离。

三层石墨烯的超导相在部分围绕对称性破缺的范霍夫奇点处被抑制和约束，这很难与弱耦合BCS理论相协调。

△ 三层石墨烯在不同电场下的能带结构

BCS理论是一种解释超导体物理机制的理论，取得了极大成功，三位物理学家也因此获得了诺贝尔物理学奖。但是，从上世纪80年代科学家发现了高温超导体以后，BCS理论遇到了难题，因为它很难解释这类强耦合的超导体。

这个问题困扰了物理学界几十年。

而曹原团体的实验结果创立了一种可调节的莫雷超导体家族，这些超导体有可能彻底改变我们对强耦合的高温超导的基本理解。

期待！

一代科技巨星正在冉冉升起！！

原标题：《牛！最年轻诺奖获得者将诞生中囯？》

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