曹原——攻克石墨烯超導世紀難題的中國年輕人
2020-09-04 全息能源《自然》是科學界普遍關注的、國際性、跨學科的周刊類科學雜誌，在《自然》上發表文章是一件非常光榮的事情。該雜誌每星期收到論文約150篇，由於版面有限，經過嚴格篩選後最終能夠發表的僅20篇。2018年底，《自然》雜誌刊登了2018年度影響世界的十大科學人物榜單，位居榜首的是一名1996年出生的中國學生，曹原。
《自然》雜誌自創辦以來，曹原是獲此殊榮年齡最小的科學人物，也是該雜誌有史以來以第一作者刊登的中國最年輕的科研工作者。有人不解的問，為什麼一向「嚴苛」而又著名的《自然》期刊會對這位年輕的學者會如此青睞呢？
攻克世紀難題
2018年3月5日，《自然》發表了兩篇以曹原為第一作者石墨烯重磅論文，《自然》雜誌在論述曹原入選年度人物的理由時表示：「在他的論文當中，他發現了兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度就會產生神奇的超導效應。這一發現轟動國際學界，直接開闢了凝聚態物理的一塊新領域，讓無數科研學者展開了研究與探索。」
在曹原的研究中，石墨烯很有可能會成為「 超導體 」。這就意味著它可以讓電子來回快速穿梭，讓電阻無限趨近於零。雖然之前也有很多科研工作者對「石墨烯」材料產生過類似想法，但是實驗效果並不好。曾有人妄言：若按照當前的技術水平實現卡莫林超導電性的材料，再過五十年都研究不出來！那種發自內心的絕望讓很多物理學家飽受煎熬。
直到2018年3月，這位22歲的中國少年曹原，成功實現了石墨烯「超導實驗」，攻克了困擾人類107年的世紀難題，震驚全世界！如今，有無數的科研學者試圖重複拓展他的研究。據權威能源機構估測，曹原的石墨烯領域的探索一旦成果落地，將為世界能源行業節省數萬億美元的資金。
天才中的天才
1996年，曹原出生在素有「天府之國」美稱的成都，三歲時隨父母舉家搬遷到深圳。
2007年9月，11歲的曹原因為異於常人的天賦，被選拔進入耀華實驗學校。深圳耀華實驗學校可不是一般的中學，而是以「超常教育」聞名廣東全省。簡單來說，它就是一所專門培養「天才少年」的學校。在這裡，曹原用三年的時間完成了初中和高中的全部課程。
2010年，14歲的曹原提前參加高考，以669分的優異成績考入蜚聲中外的中國科學技術大學少年班學院，併入選「嚴濟慈物理英才班」。在這樣的地方，曹原的光芒並沒有被周圍優異的同學所掩蓋，他依舊卓爾不群。別人要用一整年完成的科研項目，曹原短短一個寒假就能完成，被評價為「天才中的天才」。
大二時，曹原主動找上曾長淦教授，希望能來到他的實驗室學習。曾長淦實驗室以實驗物理研究為主，但曹原在曾長淦教授的指導下進行石墨烯超晶格等離激元的理論研究。
「這是在我實驗室混過的娃，他還發表了一篇論文，當時就覺得這個孩子太厲害了。雖然我的實驗室出了很多位郭沫若獎，但他在其中非常特殊，必有大成。」曾長淦教授自豪的誇讚道。
2012年，曹原作為中科院首批國際交流生被派往美國頂級研究型大學——密西根大學學習。
2013年，曹原獲得中科大「頂尖海外交流獎學金」，同年被英國頂級研究型大學牛津大學選中，受邀前往倫敦做為期兩個月的科學實驗。
2014年，曹原再次獲得中科大最高榮譽獎——郭沫若獎學金！為了繼續深造，曹原前往美國著名的麻省理工學院攻讀博士學位。
讀博期間，他總想起中學時的一件小事。當時物理實驗課上，老師黃佳堂告訴他，如果誰能在常溫狀態下，發現一種超導材料，就可能顛覆世界。
年少的他對此充滿了好奇，繼續追問，但老師卻不知怎麼回答才好，便摸著他的頭說：「這是你們這一代人需要研究的問題，研究出來了，就能改變世界。」沒想到老師的一句話，成了他念念不忘的「夢想」。
讀博四年，他一直潛心研究石墨烯的超導電性，可這項研究，在國際上還沒有先例，而他之後的研究成果，成為了能改變全世界的「神操作」！
一朝成名，天下雷動
在麻省理工學院，曹原加入了帕布洛·賈裡洛·赫雷羅領導的研究團隊，帕布洛·賈裡洛·赫雷羅的具體做法就是，將兩層或數層石墨烯堆疊起來，然後讓不同層的石墨烯晶格以不同的角度彼此旋轉，研究這幾層石墨烯的總體導電性會有什麼變化。曹原的工作是研究石墨烯在特殊條件下的行為。
帕布洛·賈裡洛·赫雷羅（左）和曹原（右）
2017年,曹原發現了石墨烯的非常規超導電性,推測當疊在一起的兩層石墨烯彼此之間發生輕微偏移時,材料會發生劇變,有可能會實現超導體性能。為了堅持自己的判斷,他夜以繼日待在實驗室,克服樣品無法承受高熱、機械部件有滯留回差等各種極端困難。在經歷了無數次失敗後終於在一次實驗中奇蹟發生了：當他將兩層石墨烯旋轉到特定的「魔法角度」(1.1°)疊加時,它們可以在零阻力的情況下傳導電子,成為超導體。後來,又經過了半年多的反覆實驗,震驚世界的石墨烯傳導實驗終於成功了。
公報認為，這種「魔角」石墨烯體系的發現，開創了「轉角電子學」這一全新領域。
2018年3月5日,國際頂級期刊雜誌《自然》雜誌連續刊登兩篇石墨烯超導論文,向全世界宣告這一領域的重大突破!
科學界會為之瘋狂，曹原及其團隊的研究成果被科學界認為「有可能徹底革新諸多現代技術領域，包括交通和計算」。在曹原的論文發表後，他的研究成果陸續得到了其他團隊的印證。
儘管年紀輕輕、又有些害羞，但同事們都說曹原的堅持不懈體現了他的成熟。有一次，曹原花了六個月時間研究一份看似富有突破性的數據，最終卻發現那不過是實驗設置中的巧合。「他有些沮喪，但他只是擼起袖子繼續幹下去。」他的導師賈裡洛-赫雷羅說道。
2018年3月8日，在石墨烯超導論文轟動世界的第三天，曹原回到中科大。那天，滿身霞光的他說了一句平淡的話：我是一個中國人，我學成以後要回到中國去。
新華社將曹原的行為評價為：
一個民族史上最罕見的人才回流潮！
正是因為有這些科學家的努力科研，
才會有今天的中國製造，中國技術。
為曹原，點讚！
為祖國，祝福！
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曹原1一方面，不得不說曹原找對了課題研究方向——石墨烯與超導。一方面，也說明了曹原這個年輕人的拼命。但就是這樣超薄無比的材料，卻可能與解決超導難題有關聯。如何實現室溫環境下的超導，就是物理學家和工程師們研究的課題。如果能夠攻克這一難關，斬獲諾貝爾獎是妥妥的。其實，別說是最終攻克這一世紀難題，就是讓研究成果更接近攻克難題一點，都足以獲得諾貝爾獎了。由於石墨烯的特殊結構，使其具有優異的導電性能，所以它被用於涉及超導體的研究，這也是曹原的主要研究方向。 -
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03、震驚世界在進入麻省理工學院之前，曹原就早早定下了自己的終生研究方向——石墨超導技術。在曹原做這個決定之前，曾和中科大的曾長淦教授商量過。當時曾教授還勸過曹原要不要考慮別的方向，這並非是因為他小瞧曹原的能力，而是石墨超導技術在全球已經停滯了一百多年，無數科學家前僕後繼卻還是沒有重大突破。 -
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下面摘錄部分作者的觀點，供大家參考： 「2017年攻讀博士期間，他發現了石墨烯中的非常規超導電性，他推測，當疊在一起的兩層石墨烯，彼此之間發生輕微偏移的時候，材料會發生劇變，有可能實現超導體性能。可當他說出自己的想法時，卻遭到諸多物理學家質疑，他們認為，這不過是一個20歲的中國小孩，關於世界的美好幻想。但曹原，沒有被權威質疑的聲音擊退，他依然堅持自己的判斷，捍衛自己的夢想！ -
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