發現石墨烯常溫超導的曹原會成為國內第一個獲得諾貝爾物理學獎的科學家嗎?

星宇飄零2099


答:曹原去年3月份,在《自然》雜誌上以第一人稱發表的兩篇論文,確實引起了一定反響。


常溫超導對人類的意義非凡,但是曹原的發現並不是常溫超導,某些媒體的宣傳存在偏差。

曹原發現的石墨烯超導現象,是當雙層石墨烯夾角為魔角1.1°(1.05°~1.16°)時,雙層石墨烯就擁有了超導性能,超導轉變溫度最高為1.7K。

可以說無論是誰,只是能發現常溫常壓下的超導體,那麼頒給他多少個諾貝爾獎也值!目前常溫常壓下的超導體,最高轉變溫度還是上世紀發現的汞鋇鈣銅氧超導體,超導轉變溫度在135K附近。


後來科學家在超高壓下,發現了溫度更高的超導體,比如法國科研團隊發現,硫化氫在150萬個大氣壓下,超導轉變溫度為203K(-70℃);氫化鑭 (LaH10)在170萬個大氣壓下,超導轉變溫度高達250K(-23℃)。

但是在如此高的壓力下,根本不可能實現應用;曹原發現的雙層石墨烯,超導臨界溫度為1.7K,非常接近絕對零度,但是他發現雙層石墨烯從絕緣體轉變為超導體,居然只是旋轉了雙層石墨烯的相對角度,這是非常不可思議的事。


這一發現給超導研究提供了全新的思路,以及全新的實驗平臺,因為雙層石墨烯的溫度、壓力、角度、磁場、電流等等參數,都是可以實現精確控制的,這是非常令人興奮的事,所以才會引起不小反響。

至於題目所問,或許還要看超導領域未來的發展,如果科學家沿著曹原的這個發現,能開創超導研究的全新理論和領域,那麼一切皆有可能,如果這條路走不通,那麼超導研究只能折路而行!


舉個例子,在1957年,三位物理學家聯合提出BCS理論,該理論解釋了第一類超導體,但是該理論有個極限——麥克米蘭極限,表示溫度高於39K後,超導現象不可能實現。

直到1986年,兩位科學家柏諾茲和繆勒,發現鋇銅氧化物的超導轉變溫度高達35K,還發現氧化物類物質有可能突破麥克米蘭極限;就在當年,其他科學家以此為思路,發現了超過麥克米蘭極限的高溫超導體,柏諾茲和繆勒也因此獲得1987年諾貝爾物理學獎。


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艾伯史密斯


首先聲明一點,曹原發現的並不是常溫超導現象,另外說明一下,如果現在有誰發現了常溫超導現象的話,那麼他一定可以得到諾貝爾物理學獎。


這本來是去年的事,不知從何時起又被炒起來了,曹原是中國人,1996年出生的他現在正在麻省理工攻讀博士學位,前一段時間他發現了石墨烯特殊超導現象,並且以第一作者的身份在世界頂級科學期刊Nature上發表了兩篇論文,可以說是名聲大振。

超導現象一直以來是科學家樂於研究的,如果一個導體實現了超導,那麼就意味著用這個導體傳輸電流的時候不會發熱,也就是不會導致能量損失,這對於科學界來說意義重大,如果常溫超導可以實現,那麼就意味著世界每年就會節省大量的電能,如果傳輸電量的材料可以使用超導體的話,那麼就會將能源消耗減少到最低。


但是超導體有一個很特殊的地方,那就是它對溫度有嚴格的要求,一些材料只能夠在零下269攝氏度的時候才能變成超導體,但是使用這些材料是很昂貴的,完全不合實際。在曹原的研究中,他發現石墨烯也有可能成為超導體,但是他的發現偉大之處不在於石墨烯超導的溫度,而是他使用的方法給了其它科學家一個全新的思路。

科學界研究超導現象已經有100於年的時間了,1911年,荷蘭一個科學家發現,用液氮冷卻汞,當汞的溫度下降到4.2k的時候,汞的電阻完全消失,這算是拉開了超導材料研究的序幕。科學家後來還發現,如果將汞置於高壓條件下,其臨界溫度將達到令人難以置信的164k,然而這些距離常溫超導來說還是太遠了,常溫一般來說是20-30攝氏度,也就是300k左右,可見超導現象的研究還有很長的路要走。


曹原發現的石墨烯超導時的臨界溫度為1.7k,接近絕對零度,怎會是常溫超導,只不過他採用的方法很特殊,他發現了當兩層石墨烯的夾角為魔角(1.05°到1.16°)的時候,雙層石墨烯就具有了超導性能,以往科學家都是採用施壓的方法升高材料的臨界超導溫度,但是曹原僅僅是旋轉了石墨烯的角度就實現了這一點,可謂是一種全新的思維方式。


鏡像宇宙


正式回答問題之前先說兩點:

  1. 無論是誰如果能實現常溫超導,那麼獲得諾貝爾獎輕而易舉;

  2. 曹元這位95後天才少年確實非常厲害,2018年3月5日在頂級科學雜誌《nature》上以第一作者連續發表兩篇論文;

之後就是闢謠

曹元發現的通過對石墨烯旋轉角度實現的超導現象並非是常溫超導,超溫超導的溫度至少要達到室溫才行(20-30攝氏度),而曹元發現的超導顯現依然是低溫超導,看如下論文截圖:

圖片中圖亮的部分可以看出來實現超導的溫度大約是1.7開爾文,換算過後大約是零下271攝氏度。這是常溫超導嗎?望各路媒體不要添油加醋的去宣傳了。

低溫超導早都有人實現,為什麼曹元的石墨烯超導現象會這樣受重視哪?

實現材料的超導這對於人類的發展至關重要,通俗一點去講當導線沒有電阻的時候,電量傳輸幾乎就沒有額外消耗。但是目前發現的一些金屬或者合金只有在低溫的時候才能實現超導現象。這種類型的超導現象被稱為常規超導現象,用現有理論可以解釋說明的,並且也知道要想通過這種辦法實現超導也是前路漫漫。

但曹元發現的通過把石墨烯兩層之間旋轉特定角度之後實現的超導現象屬於非常規超導,這跟之前發現的銅氧化物超導體是比較類似的,都是不走尋常路的。目前來看要想實現常溫超導只能不走尋常路了。

曹元所發現的石墨烯超導雖然不是題目中所說的常溫超導,但是意義非常重大,這很可能會成為人類實現常溫超導路上的關鍵性一環。



科學黑洞


常溫超導是指在室溫下的超導,也就是20攝氏度到30攝氏度左右,如果真的有人將常溫超導變為現實的話,諾貝爾獎什麼的只是小意思,人類將藉助常溫超導技術進入一個新時代


目前的人類文明其實是一個電力文明,生活中的一切都需要電才行正常運行和使用,而超導材料最誘人也最顯著的特點就是它的零電阻,這意味著超導材料可以讓電力無耗損傳輸,因為目前使用的銅導線和鋁導線都會損失15%的電力,如果常溫超導材料出現的話節省下來的電力相當於幾十座發電廠。

曹原2018年3月5日在《nature》發表的兩篇論文其實並不是常溫超導,而是在1.7K(-271℃)下的低溫超導,現實中除了實驗室以外沒有地方可以大規模應用這種低溫超導技術,因此曹原的成果雖然很輝煌,但並不能讓人類文明進入常溫超導的新時代。

曹原本次主要是發現了石墨烯在1.7k的溫度下扭曲到1.1º時會呈現零電阻的超導狀態,這個1.1º也因此被稱為“魔法角”,毫無疑問曹原的這個新發現將為人類未來的常溫超導做出貢獻,儘管常溫超導可能還需要很長時間才能實現。

曹原現為中國國籍,在美國麻省理工讀博士,他在2018年就發表了有關石墨烯在特殊條件下出現超導效應的論文,當時也引起了很大的反響,但令人意外的是前段時間曹原的成果又突然火了,很多不負責任的媒體將曹原的發現曲解為常溫超導。

諾貝爾獎雖然代表目前人類科學的最高成就,但我們不應該“偏執”的去追求它,其實只要是對人類有貢獻的科學成功就都值得銘記和尊重,並且諾貝爾獎有時也未必權威,很多諾獎級別的成果都沒有得到諾獎,比如楊振寧和米爾斯的“楊-米爾斯理論”


宇宙探索未解之迷


發現石墨烯常溫超導的曹原會成為國內第一個獲得諾貝爾物理學獎的科學家嗎?

這是去年的事情了,早先在媒體上熱炒過一陣,但後來沉寂下來了,不知最近又因何原因火熱起來!不過有一點需要重申的是到現在為止科學界沒有實現過常溫超導!假如哪位科學家實現常溫超導,比如室溫範圍,那麼即使趕不上當年,也能趕上第二年或者第三年,因為這對於人類的影響實在太大了!

曹原發現的也僅僅是低溫超導而已,1.7開爾文,換算成攝氏度是:-271℃,商業化應用想要達到這個溫度是有難度的,當然實驗室條件並無什麼問題!不過吃瓜群眾有話要說了,比這個溫度高得多的超導體多的是,為何這次的石墨烯超導會引人注目呢?難道因為他是中國人嗎?

確實與曹原是中國人有些關係,因為咱還是比較關心華人在科學界的科研成果,因此曹原的研究在國內引起了超導熱,其實這也是一種很好的科普機會!但更重要的不是石墨烯在-271℃下超導的現象,而是實現這個超導的方法,據論文描述是在一個特殊的角度下,此前從來都沒有發現過有其他材料會有這種特性,這對科學界的啟發也許比石墨烯本身的超導性能要有用得多!

當然另一個特性是石墨烯的超高性能,如果這種材料可以在比較高的溫度比如液氮的溫度實現超導的話,再加上未來超高強度的石墨烯材料量產,成本和強度都可以達到令人滿意的程度,無需像現在這樣再跟如同玻璃一般的各種脆弱超導材料打交道,會不會讓製造界也鬆一口氣呢?

常溫超導是終極的追求,不過在現階段確實是難以實現的,但即使實現成本比較低的液氮溫度、高強度、低成本意義就大了,也許很多設備將出現革命性的轉變,也將極大提升能源利用率,更有可能的是連儲能方式都會大大改變,這是非常值得期待的一個時代,而這也許在不久之後就會實現!


星辰大海路上的種花家


一)不一定,因為諾貝爾獎是追溯此理論第一個提出者,如果此理論是別人首先提出的,則應該是別人獲獎。

二)小編這麼糾結於諾貝爾獎,估計是精神嚴重被殖民的結果,沒有西方人把持的評獎承認,中國的科研成果就不算是科技進步了嗎?

三)中國沒有諾貝爾獎,但不影響中國已經在八大科技領域中的數學與計算機科學、化學、材料科學、工程科學處於世界領先的位置,也不影響中國在未來五大科技方向人工智能、新材料、新能源、基因工程、量子科技處於世界第一梯隊。

四)沒有諾貝爾獎,也不能抹殺古代中國除了四大發明,影響世界的330項發明中有156項是來自中國。


老梁伏驥


見到無數網紅為了追求幾個粉絲,卻大言不慚地談論一個傑出的中國青年科學家,真是感到可悲、可恥又可恨!曹原是我國無數優秀青年中的佼佼者,他在世界科學界出名之後,首先想到的是回來報效祖國,這種愛國精神與人生理念,就值得億萬中國人民去學習、愛戴和敬仰!我們正行進在大國復興之路上,需要無數曹原似的優秀人物成為大國業界的柱樑!為什麼對娛樂界的娘炮都可以不吝其詞地大加讚賞,而對真正的科學家點個贊或美言幾句就那麼難呢?曹原在美國可能早已是家喻戶曉的人了,而在我們國內,除了娛樂界靠臉吃飯的明星和無聊的網紅,普通人能夠記得起幾個,為了改變我們生活質量,推動我們國家向前發展,而默默做出個巨大貢獻人物呢?


愉悅南風875


首先,關於曹原發現常溫超導石墨烯的說法是錯誤的,這是對曹原研究的誤解。迄今為止,人類並沒有發現常溫超導石墨烯。曹原的研究確實是與石墨烯超導有關,但實現超導的溫度遠低於常溫。

石墨烯是典型的二維材料,它由單層碳原子層組成(多層就是石墨)。石墨烯有著優異的電學性能,科學家早就對該材料開展超導研究,並且製備出了具有超導性能的石墨烯。不過,這些超導石墨烯都是低溫超導體,溫度遠比室溫更低。

曹原的成果也是製備出了超導石墨烯,但製備方式與眾不同。在零下271.45攝氏度的超低溫環境中,曹原團隊讓兩層石墨烯旋轉到1.1度的夾角,結果石墨烯變成了超導體。這種製備方式相對十分簡單,有可能會對未來的常溫超導石墨烯研究產生深遠影響,再加上曹原年輕有為,所以曹原的研究受到了科學界和大眾的廣泛關注。

但需要強調的是,曹原並沒有製備出常溫超導石墨烯,他所得到的超導體仍然是低溫超導體,超導臨界溫度只比絕對零度高了大約1.7度,所以這項工作並不能讓曹原獲得諾貝爾物理學獎。對於年輕科學家的鼓勵是有必要的,但請不要捧殺。

如果常溫超導石墨烯真的能夠被製備出來,這將是劃時代的研究,會對人類文明的發展將產生深遠的影響,所以新聞必然早就鋪天蓋地報道開來,但實際並沒有。可以說,如果有科學家能夠研究出常溫超導石墨烯,或者是其他超導體材料,他必然會獲得諾貝爾物理學獎(也有可能是化學獎),因為這個意義實在是太重大了。


火星一號


關於發現超導新材料這一點能發的獎已經發的差不多了,自從1911年提出超導理論以來,關於超導材料的發現已經陸陸續續的發了八個,要想再靠發現新的超導材料來獲得諾貝爾獎不大可能。

補充一點,上述八個團體或個人諾貝爾獎發現的超導體材料沒有一個是能在室溫下實現超導的,他們也只不過是不斷刷新記錄不斷逼近而已,就算這樣現在能實現超導的條件也很苛刻,要麼實現低溫,要麼實現高壓,低溫的,有的零下二十多度就可以,壓強需求多少呢,一百五十多萬個大氣壓,開個不恰當的玩笑,一個高壓鍋1.7個大氣壓,如果能累計,需要的高壓鍋可以堆成一坐山。

發現石墨烯的兩人團體也獲得過諾貝爾獎,由於這種材料的超強性能,被人不斷給予新期待,有人拿它做過超導實驗,不過沒什麼進展,而曹源這次的成果就是發現了石墨烯在電子導通和不導通兩種狀態下的轉換,而這個如果能形成一種理論,那麼這個臨界點怎麼形成的,別的材料能不能,如果能也需要什麼條件,如果他和他的導師能總結給出一個理論,諾貝爾獎都蓋不住他的光芒。

總之,一句話,超導新材料不值錢,超導界需要一個理論來統一他們,統一者,開天下。




箱帥


超導體是目前各個國家都在重點研究的方向之一而這些年石墨烯被成為重點的一種新材料,但是石墨烯屬於一種電阻比較小的導體,但是在常溫下石墨烯雖然電阻比較小,但是還是存在一定電阻值,而隨著現在科技的發展,科學家們一直在尋求一種低阻值的材料,而在常溫下面還沒有一樣材料能做到常溫下電阻接近零的概念。


而超導體就是在一定條件下阻值接近零阻值的導體,而形成超導體的條件是材料和特定溫度的結合,而目前還沒有材料在常溫下能做到零阻值,而石墨烯在世界上已經炒了幾十年,但是在技術條件下,石墨烯想要形成超導體也和其他材料一樣想要特定的溫度下面才能形成超導體,而常溫下還沒有誰能做到常溫超導體的材料。

而石墨烯也一樣曹原發現的石墨烯形成超導體並不是在常溫下形成的,而是要在接近於絕對零度的條件下才能形成超導體,而曹原的研究成果是,將兩層石墨烯材料以某個扭曲角度推疊,將會形成電阻為零的導體,但是要有一個特殊的條件就是在一定的室溫內,而是接近絕對零度的前提下,而在出了特定溫度後這種條件就做不到零阻值。



所以曹原並沒有發現做到常溫下能讓石墨烯變成超導體,而是網上網絡上的傳言被完全誇大,如果能發現在常溫下形成超導體的條件,那將會是科學界的跨越式突破,畢竟節省了大量的用於製造恆溫條件的設備,這樣會節省很多的物力和資金,而甚至有可能對科學的發展提供跨越式跨時代的進步,那就是意義重大,諾貝爾獎還不是信手拈來的事情。


只是可惜了曹原的研究成果並非是做到了常溫下形成零電阻的超導體石墨烯,而是特定條件才能形成的,所以雖然令人失望,但是也預示著這個研究成果代表著進步,也說明了我們黃種人在許多方面的確也非常厲害,而曹原的研究成果預示了未來的科學界必定有我們的一席之地,至少不會像一兩百年前那樣只有西方獨亮,曹原就是這一類的代表是國家的驕傲。


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