天才“后浪”曹原的超导人生

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天才“后浪”曹原的超导人生

作者：库叔说

来源：《初中生世界·八年级》2020年第09期



2020年5月6日，24岁的中国科学技术大学少年班校友、美国麻省理工学院“95后”博士生曹原，因再次在世界顶尖学术期刊英国《自然》杂志上一次性连发2篇论文而备受关注，被网友称为“海啸级后浪”。两年前，22岁的曹原因在《自然》杂志一天连发2篇有关石墨烯的文章而轰动学术界。24岁，站在世界科技之巅，这几乎是一个不可想象的奇迹。回顾曹原的成长经历，他能拥有今天的成就，看似是某种百年一遇的偶然，其实其中隐藏着某些必然。 一

曹原从小并不是一个很“乖”的孩子。

在不到10岁的年纪，曹原便开始将父母的银首饰化解，用以提取自己需要的硝酸银实验材料。他对计算机充满兴趣，举家迁往深圳之后，他时常前往华强北电子市场，买来大堆的电子元器件进行拆卸、安装，直至研究清楚其中的线路逻辑。

曹原很早就展现出天才气质。初一只读了1个月，初二读了3个多月，初三还没读半年就参加了中考，并顺利考上了深圳耀华实验学校。高中学业十分繁忙，他放学回家已经10点了，但依旧要花1个多小时的时间捣鼓各种化学试剂。


如此惊人的成就，他却淡然地说：“我只是跳过了中学里一些无聊的知识。”

曹原的父母在其成长的过程中，起到了不可替代的作用。为了支持学校对曹原的智力开发，他们在家中布置了一间实验室，为曹原提供最好的科研条件。曹原喜欢天文，父母便花重金为他购买天文望远镜。以至于年纪不大的曹原却淡淡说出了这样的话：“在广阔的宇宙面前，再多的起伏都不过是沧海一粟。”

2010年，14岁的曹原以高考理科669分的成绩考入中国科学技术大学少年班学院，并入选“严济慈物理英才班”。为了完成科研作业，他几乎没有周末，没有寒暑假，整日待在实验室里。曹原凭借超人的智慧和不懈的努力，仅用一个寒假的时间，就完成并发表了计算机物理课程中相关研究成果的文章。 二

2014年，曹原获得中科大本科生最高荣誉奖——郭沫若奖学金。不久，他在陈宇林教授的推荐下，前往美国麻省理工学院深造。目前，曹原在电气工程与计算机科学系攻读博士学位，师从物理学家Pablo Jarillo-Herrero，也就是发表过4篇石墨烯论文的通讯作者。

初入美国，曹原花了整整6个月的时间，研究一份有关石墨烯的看似富有突破性的数据，却最终发现那不过是实验中的巧合。那段时间，曹原非常沮丧，整日无精打采。但面对既定的结果，他在日后接受采访时说：“有些沮丧，但也只能继续干下去。”难能可贵的是，他始终保持着一种平和的心态，高峰时不迷茫，低谷时不放弃。曹原对于科研事业的投入，大多来自兴趣，正如他对魔角石墨烯的研究，也是来源于兴趣。

中学时的一堂物理课上，他的老师黄佳堂讲道：“金属的电阻率会随温度的降低而降低，当温度趋于绝对零度，就会呈现一种超导状态。他牢牢记住了老师的一句话，“谁如果能够在常温下发现这种材料，就可能颠覆世界”。曹原对此充满好奇，课下找到黄老师答疑解惑，但黄老师却无法回答他的提问，满怀期待地对他说：“这是你们这一代人需要研究的问题。” 三

经过不懈探索和实验，曹原及其团队终于在2018年发现，将两层石墨烯叠加在一起，当转角接近魔角（Magic angle）即1.1°，同時温度环境达到1.7K（-271℃）时，它们会表现出非常规超导电性，其属性与铜氧化物（其结构往往难以调整）的高温超导性类似。 曹原及其团队的这个发现到底有多重要？这件事还得从109年前说起。

1911年，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯等人发现，当汞被冷却至接近0K（-273℃）时，电子可以通行无“阻”。他们将这个“零电阻状态”称为“超导电性”。具有超导电性的材料有


很强的应用价值，能使传输过程中的能量损耗几乎为零。不过，目前绝大多数超导体仅在接近0K（-273℃）的温度下工作，维持低温使超导体的应用成本显著提升。如果材料能在室温下实现超导，就能避开昂贵的冷却费。目前，材料达到超导状态的最高温度约为133K（-140℃），这种材料就是铜氧化物，于20世纪80年代被发现。30多年来，在寻找室温超导体的路上，铜氧化物一直是物理学家关注的焦点。

2017年，在美国攻读博士的曹原发现，将两层石墨烯堆成微妙角度，便会发生神奇的超导效应。当他提出这一推测时，很多物理学家认为这不过是21岁的年轻人对世界的无知想象。但是曹原不卑不亢，沉着冷静，蹲守实验室，捍卫自己的理论。终于，经历多次实验失败后，他发现，在一定温度下，当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时，会产生神奇的超导效应。后来这被称为“魔角石墨烯”。

2018年，他将论文整理后投向了世界顶级科学期刊《自然》杂志。编辑收到论文后几乎没有排版，第一时间将文章发布到网站上，引起轩然大波。尽管该材料仍需要冷却到一定温度，但结果表明，它可能像已知的高温超导体一样导电，这已让物理学家兴奋不已。即便如今尚未能够在常温下应用这一技术，但这一技术一旦真正落地，曹原的科研成果不仅能够快速促进电子信息、新能源汽车等诸多行业的发展，还会为全球电力能源行业省下数千亿元的资金！ 凭借科研成果震惊世界之后，曹原得到了诸多国家的橄榄枝，甚至不少学校向他保证可以授予他“教授职位”。曹原却一一拒绝。他说当下仍旧会潜心研究，“对于石墨烯的‘魔角’，我们要做的事情还有很多”。2020年的两篇论文，证明了这位天才科学家没有食言。他希望自己学成归来后，能够在中国科学技术大学工作，为国效力。 粉丝心语：

轩轩：中国潜在的最年轻的诺贝尔奖获得者，曹原，你是新时代青年的骄傲！ 坏蛋灰灰：这是我作文素材里的传奇人物，青年兴则国家兴，青年强则国家强，大赞！

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