「少年智則國智，少年強則國強，少年進步則國進步。」
——梁啓超《少年中國說》
最近又出了一個讓我們中國人引以為傲的事情，我國「天才少年」中科大10級少年班校友、美國麻省理工學院「95後」博士生曹原分別以第一作者兼共同通訊作者、共同第一作者的身份在最新一期Nature連發兩篇論文。
上次這位「天才少年」曹原出名還是因為他在2018年3月6日在Nature上以第一作者發表的論文中闡述了讓石墨烯實現超導的方法。因此，曹原也被譽為「石墨烯的駕馭者」。他的論文刊登後立即在整個物理學界引起巨大反響，一些報導稱其「一舉解決了困擾世界107年的難題」。2018年，曹原登上了2018年Nature年度人物榜，並被一些報導稱為「中國潛在的最年輕的諾貝爾獎獲得者」。
石墨烯源自於石墨。石墨是由多層碳原子層組成，每層中的碳原子以蜂窩狀的多個六邊形排列在一起，每層之間的距離大約0.335納米。石墨烯則是把石墨的多層結構剝離成一層一層的結構後得到的材料。也是因為它特殊結構，石墨烯具有優異的力學、電學、磁學和熱學性能，而曹原發現的就是曾困擾物理學界很多年的讓石墨烯實現超導的方法。
曹原的研究是把兩層石墨烯堆疊在一起，然後通過旋轉兩層產生不同的角度來研究其導電能力。當他把角度旋轉到1.1度，並且把溫度降低至1.7開爾文（即比絕對零度高了1.7度，-271.45攝氏度），這種雙層石墨烯材料表現出了超導現象，成為零電阻、完全抗磁性的超導體。曹原製備出的石墨烯超導體屬於低溫超導體，其超導臨界溫度遠低於冰點0 ℃，所以這種材料並非室溫超導體。
此次再次引爆科學界的是在倫敦時間5月6日，曹原與其博導Pablo Jarillo-Herrero背靠背在Nature上連發的兩篇介紹魔角石墨烯研究的新突破的論文。在第一篇Nature論文中，曹原等人致力於通過對扭轉角的控制，將魔角特性推廣到其他二維研究體系，以調諧和控制電子—電子相互作用的強度，實現相似的物理行為。研究結果將為探索多平帶雙扭超晶格中扭角和電場控制的相關物質相提供理論依據。曹原為這篇論文的第一作者，並與導師共同為文章通訊作者。通訊作者通常由教授等課題組長擔任。而曹原成為通訊作者，則說明他是論文的主要創意貢獻者之一。
在第二篇發表在Nature的論文中，曹原與其他兩位作者並列文章第一作者。在這項研究中，曹原等人致力於研究扭曲角的分布信息。他們以六方氮化硼（hBN）封裝的MATBG為研究對象，通過使用納米級針尖掃描超導量子幹涉裝置（SQUID-on-tip）獲得處於量子霍爾態的朗道能級的斷層圖像，並繪製了局部θ變化圖。這項研究為相關物理現象的實現和應用提供了指導。
之所以在2018年很多媒體將曹原的發現稱作為「一舉解決了困擾世界107年的難題」，是因為「超導體」最早發現於1911年，超導體能將電子損失降到0的傳輸材質，其有助於大幅降低電力傳輸過程中的巨大能源損耗。但令人遺憾的是，要想實現這種傳輸條件，環境必須在絕對零度（零下273攝氏度）之下。此後，無數科學家前赴後繼，希望研製出能在常溫條件下實現「超導體」性能的材料，但均以失敗告終。曹原的貢獻在於發現了讓石墨烯實現超導的方法。具體而言，就是發現了當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度（魔角）時，就會產生以0電阻傳輸電子的神奇超導效應。
除了節能，石墨烯，尤其是氧化石墨烯的吸附能力強，無論是對氟離子、鉛離子，還是銅離子、鎘離子等都具有很強的吸附和去除能力。目前我國不少企業也在研究石墨烯新材料在黑臭水體治理、海水淡化等領域的作用，且在實際的技術研究中取得了不少成果。目前已有研究團隊著手利用石墨烯對電子垃圾進行篩選和處理。由於電子垃圾本身就具有高附加值，石墨烯材料應用於金屬離子吸附和回收效率頗高。也因為石墨烯的這一特質，目前也有不少企業開始研究其對於土壤重金屬汙染治理中的應用。
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