22歲低調(diào)學(xué)者曹原 揭石墨烯超導(dǎo)奧秘

長江商報(bào)消息 □本報(bào)記者 黃聰 綜合報(bào)道

22歲中國青年曹原，憑借用“魔角”石墨烯實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，入選了《自然》雜志評出的2018年度科學(xué)人物。

2018年3月5日，《自然》發(fā)表了兩篇以曹原為第一作者的石墨烯重磅論文，曹原發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩層平行石墨烯堆成約1.1度的微妙角度，就會(huì)產(chǎn)生奇跡的超導(dǎo)效應(yīng)，而他也成為以第一作者身份在該雜志上發(fā)表論文的最年輕的中國學(xué)者。

開創(chuàng)“轉(zhuǎn)角電子學(xué)”全新領(lǐng)域

英國物理學(xué)會(huì)主辦的《物理世界》雜志近日公布由其評出的2018年十大突破，美國麻省理工學(xué)院主導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)用“魔角”石墨烯實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)位居榜首，被認(rèn)為在量子計(jì)算等領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力。

《物理世界》雜志發(fā)布的公報(bào)說，麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)研究人員通過不斷調(diào)試兩層石墨烯的旋轉(zhuǎn)角發(fā)現(xiàn)，在特定角度（約1.1度），這一體系會(huì)表現(xiàn)出“莫特絕緣體”特性，而如果利用電場在石墨烯上吸附電子，這一體系則能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性。公報(bào)認(rèn)為，這種“魔角”石墨烯體系的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了“轉(zhuǎn)角電子學(xué)”這一全新領(lǐng)域。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)由麻省理工學(xué)院教授巴勃羅·C小哈里略-埃雷羅領(lǐng)導(dǎo)，相關(guān)論文今年3月發(fā)表在英國《自然》雜志上。論文第一作者是在麻省理工學(xué)院攻讀博士的22歲中國青年曹原，他還入選了《自然》雜志評出的2018年度科學(xué)人物。

中國科學(xué)院大學(xué)卡弗里理論科學(xué)研究所所長張富春說，這項(xiàng)研究的突破在于，利用成一定旋轉(zhuǎn)角的兩層石墨烯觀察到與銅氧化物超導(dǎo)類似的現(xiàn)象。“人們以前沒想到可以這樣旋轉(zhuǎn)，這提供了一種新的材料調(diào)控方式�！�

物理學(xué)家認(rèn)為，石墨烯的非常規(guī)超導(dǎo)有巨大應(yīng)用潛力，包括用于制造邊界存在“馬約拉納費(fèi)米子”的拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)等，這種態(tài)對環(huán)境的擾動(dòng)表現(xiàn)出更強(qiáng)的穩(wěn)定性，非常適于制造量子計(jì)算機(jī)的量子比特。

2018年其他9項(xiàng)突破包括：用多功能碳纖維實(shí)現(xiàn)“無質(zhì)量”能量存儲，補(bǔ)償器推動(dòng)先進(jìn)放射性治療方法的普及，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)關(guān)于1.5攝氏度氣候變化的特別報(bào)告，全景動(dòng)態(tài)掃描PET/CT“探索者”首次實(shí)現(xiàn)全身掃描，無燃料、無螺旋槳飛機(jī)起飛，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證量子力學(xué)打破因果序，通過激活視網(wǎng)膜干細(xì)胞讓小鼠恢復(fù)視力，遠(yuǎn)古氫為暗物質(zhì)提供線索，發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體超導(dǎo)性等。

《物理世界》年度十大突破由該雜志編輯從當(dāng)年科學(xué)進(jìn)展中遴選，被認(rèn)為對科學(xué)發(fā)展尤其是物理學(xué)發(fā)展有重要提示意義。

被稱“修補(bǔ)匠”，自認(rèn)“并不特別”

曹原是許多人眼中的天才，2007年，曹原入讀深圳耀華實(shí)驗(yàn)學(xué)校，并在此后用了三年時(shí)間讀完了小學(xué)六年級、初中和高中的全部課程，于2010年以高分考入了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班，年僅14歲。4年后畢業(yè)，18歲時(shí)前往美國攻讀博士。

在《自然》雜志為曹原撰寫的特稿文章中，曹原承認(rèn)自己的情況并不常見，但說自己并不特別。

曹原的導(dǎo)師和同事是如何評價(jià)他的呢?《自然》雜志稱，曹原在麻省理工的導(dǎo)師認(rèn)為曹原在內(nèi)心深處是個(gè)“修補(bǔ)匠”，喜歡把東西拆開重裝。“每次我進(jìn)他的辦公室，里面都亂糟糟的，桌上堆滿了計(jì)算機(jī)和自制望遠(yuǎn)鏡的零件�！�

盡管年紀(jì)輕輕、又有些害羞，但同事們都說曹原的堅(jiān)持不懈體現(xiàn)了他的成熟。有一次，曹原花了六個(gè)月時(shí)間研究一份看似富有突破性的數(shù)據(jù)，最終卻發(fā)現(xiàn)那不過是實(shí)驗(yàn)設(shè)置中的巧合�！八�有些沮喪，但他只是擼起袖子繼續(xù)干下去�！彼�的導(dǎo)師說。

對于自己的“學(xué)霸”成長經(jīng)歷和所取得的成就，曹原保持著平和的心態(tài)。他此前在接受采訪時(shí)曾表示，工作之余，他會(huì)通過天文攝影進(jìn)行自我調(diào)節(jié)�！把鐾�星空總是能讓我安靜下來。天文攝影涉及包括光學(xué)、精密機(jī)械、電子電路、嵌入式程序等在內(nèi)的多方面科學(xué)技術(shù)，折騰這些東西，都是我的興趣�！�

未來的科研生涯將會(huì)走向何方，曹原說自己并不知道。曹原在接受《自然》雜志采訪時(shí)只是說:“對于石墨烯的‘魔角’，我們要做的事情還有很多�！�

而他的本科導(dǎo)師、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)家曾長淦表示，世界各地已經(jīng)有多所大學(xué)向自己的高足拋出了橄欖枝，不僅有博士后的職位，而且還有教職。

“在中國的凝聚態(tài)物理學(xué)家中，每個(gè)人都知道他的名字�！痹�長淦說。

釋疑

在《自然》發(fā)表兩篇文章

可獲985大學(xué)正教授職位

往往聽到家長們口中說著別人家的孩子，自己家的孩子聽多了似乎已經(jīng)習(xí)以為常，但是看到這則消息，讓太多的同齡人變得不淡定起來。同樣都是95后，為什么曹原就那么優(yōu)秀，同樣也引起了一些質(zhì)疑。

疑問：這么厲害的天才怎么會(huì)去美國？中國留不住人才？

原由：這是個(gè)誤會(huì)。2010年，高考總分為理科669分，14歲的曹原考入中科大少年班，2012年，他被選為首批交流生赴密歇根大學(xué)學(xué)習(xí)；2013年6月，被牛津大學(xué)選中，受邀做兩個(gè)月的科研實(shí)踐；2014年，獲得中科大本科生最高榮譽(yù)獎(jiǎng)——郭沫若獎(jiǎng)學(xué)金。

不久，曹原在牛津大學(xué)實(shí)踐時(shí)的導(dǎo)師陳宇林教授推薦其前往麻省理工學(xué)院深造，目前，曹原在電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系攻讀博士，師從物理學(xué)家Pablo Jarillo-Herrero。

考入美國麻省理工學(xué)院讀博，曹原一直都是中國國籍，身份是中國赴美留學(xué)生。但是他取得的成績卻是世界頂尖科學(xué)家難以達(dá)到的。

疑問：為什么要外國雜志上發(fā)表？成果有多厲害？

原由：進(jìn)入到人們視野里的是他于2018年3月在《自然》（Nature）上一次發(fā)表兩篇文章，這也是《Nature》創(chuàng)建149年以來開天辟地頭一回。

《自然》與《科學(xué)》、《細(xì)胞》并稱世界三大頂級科學(xué)期刊。其中，《自然》與《科學(xué)》以報(bào)道科學(xué)世界中的重大發(fā)現(xiàn)、重要突破為使命，是綜合性期刊，《細(xì)胞》則注重生命科學(xué)研究領(lǐng)域，曾刊登過許多重大生命科學(xué)研究進(jìn)展。能夠在三大期刊上發(fā)文，是無數(shù)科學(xué)家孜孜以求的目標(biāo)，也是評選諾貝爾獎(jiǎng)、競選院士、展示大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)研究實(shí)力的重要依據(jù)。

雖然近年來中國的科研實(shí)力突飛猛進(jìn)，在三大雜志上的發(fā)文數(shù)量也有所增加，但對大多數(shù)專家學(xué)者而言，在《自然》上發(fā)文章依然高不可攀。每年在《自然》上的發(fā)表數(shù)量也不超過20篇。毫不夸張地講在自然上發(fā)表兩篇文章，就有資格入選“青年千人計(jì)劃”，或者在“211”、“985”大學(xué)獲得正教授職位。

作為我國結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)軍人物的施一公，第一次在《自然》上發(fā)表論文是在1999年，當(dāng)時(shí)他32歲；被稱為我國“量子之父”的潘建偉院士，27歲在《自然》上發(fā)表了第一篇論文。曹原在21歲的年紀(jì)，就作為第一作者，一次性發(fā)表了兩篇，堪稱“神之操作”。而且，《自然》等不及排版就先行在網(wǎng)站上刊出，并配以第三篇文章做評述，可見其重視程度之深。

關(guān)注

中國科學(xué)家入選

十大人物已不鮮見

《自然》評選全球年度十大科學(xué)人物已是傳統(tǒng)。實(shí)際上，近年來入選的中國籍科學(xué)家并不鮮見。

2017年，中國物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士潘建偉榜上有名。《自然》雜志以“量子之父”為題報(bào)道了潘建偉。報(bào)道開頭這樣寫道：“在中國，有人稱他為‘量子之父’。對于這一稱呼，潘建偉當(dāng)之無愧。在他的帶領(lǐng)下，中國成為遠(yuǎn)距離量子通信技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。”

2015年，中山大學(xué)教授黃軍也上榜，黃軍就及其團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)對人類胚胎的一個(gè)特定基因進(jìn)行修改，從而避免該基因突變導(dǎo)致地中海貧血癥。

黃軍就在接受《自然》采訪時(shí)說，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭�探討一些重大疾病在基因�(qū)用娴某梢�，并有助于研究胚胎發(fā)育過程中基因所發(fā)揮的作用。然而，由于這類實(shí)驗(yàn)涉及學(xué)術(shù)倫理，在獲得關(guān)注的同時(shí)也引發(fā)爭議。例如，盡管黃軍就等人使用的是醫(yī)院丟棄的異常胚胎，其論文發(fā)表后仍引發(fā)科學(xué)界批評。

2013年，中國禽流感專家陳化蘭也曾入選。陳化蘭的獲選理由是：2013年，為中國應(yīng)對H7N9禽流感疫情做出了突出貢獻(xiàn)。《自然》雜志將她稱為“戰(zhàn)斗在前線的‘流感偵探’”。

2012年，青年科學(xué)家、時(shí)任中國華大基因CEO的王俊上榜。《自然》雜志援引哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家喬治·洽奇的評價(jià)說，1999年，華大基因支持了人類基因組計(jì)劃的1%，而在2012年，華大的基因測序能力，讓其在世界基因測序上的貢獻(xiàn)超出了50%。

“十大人物的故事集中展示了2018年度最難忘的科學(xué)事件，這些事件迫使我們思考我們究竟是誰、我們從哪里來、以及我們要去向何處的難題�！薄蹲匀弧诽馗灏嬷骶幚锲�-蒙拿斯特斯基表示。

需要注意的是，《自然》年度十大人物只是選取當(dāng)年對科學(xué)界產(chǎn)生最大影響力的人物，并不一定都是積極的形象，也會(huì)包括一些爭議人物，例如入選2017年榜單的美國環(huán)保署署長斯科特 普魯特(Scott Pruitt)。他是一名氣候變化懷疑論者，入職后瓦解了奧巴馬政府的一系列環(huán)保遺產(chǎn)。今年的爭議人物是南科大副教授賀建奎，他因世界首例基因編輯嬰兒而陷入了輿論的漩渦。

責(zé)編：ZB