2018年12月18日,世界顶尖学术期刊《自然》杂志发布“2018年度科学人物”,1996年出生、在美国麻省理工学院攻读博士的中国男生曹原位居榜首;这年3月,该杂志罕见刊载两篇文章介绍有关石墨烯超导的重大发现,而两篇文章的第一作者,都是曹原。
这是《自然》创刊149年历史上的首次,曹原也成为以“第一作者”身份在该杂志上发表论文的最年轻的中国学者··
一时间,世界惊叹:曹原是谁?他到底有多牛?
轰动世界的“石墨烯驾驭者”
原来,2017年,曹原和他的团队发现,当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度(魔角),就会产生以零电阻传输电子的神奇超导效应。这种使石墨烯实现超导的方法,开创了物理学一个全新的研究领域,有望大大提高能源利用效率与传输效率。
《自然》于2018年3月5日刊发的两文中提到,曹原团队在魔角扭曲的双层石墨烯中发现新的电子态,可以简单实现绝缘体到超导体的转变,打开了非常规超导体研究的大门。这一重磅消息瞬间引爆全球,该杂志称曹原为“石墨烯骂驭者”。
每年《自然》十大人物的封面图片都是一个巨大的数字“10”,具体样式和底纹会融入当年的科技热点进行设计。2018 年的封面图片明显指向曹原的成果——数字“10”中的“0”被处理成一个正六边形,宛如构成石墨烯的碳环结构,整个数字“10”则点出了赋予石墨烯超导能力的“魔角”。这体现了学术界对这一轰动世界创举的肯定。
众所周知,从发电站到用户的传送过程中,能量传输是会有损耗的,而且损耗量巨大。1911年,荷兰物理学家品内斯发现,当汞被冷却至接近0K(-273℃)时,电子可以通行无“阻”,从
而将能源损耗降到最低,这个“零
电阻状态”被称为“超导电性”。
但问题是,超导体要在接近-273C的环境下,才能显现其近乎零损耗输电的能力,而这其中的冷却成本高得让人绝望。于是,全世界的科学家们开始了各种实验,去寻找这种“低成本超导材料”。“物理学家们已经在黑暗中徘徊了30年,试图解开铜氧化物超导的秘密..”而今,这位中国少年曹原,成了照亮黑暗的那盏明灯。
然而,研究过程起初并不顺利。实验中最困难的地方在于,如何将两层石墨烯之间的转角,精确控制在1.1°附近,在经历了一次又一次失败后,曹原依旧信心满满地说:“实验失败是家常便饭,心态平和地对待失败就没什么压力。”“吃一至长一智,做的多了,慢慢有经验了,自然就攻克了。”之后的半年多里,他夜以继日地待在实验室,克服了样品无法承受高热、机械部件有滞留回差等重重困难后,震惊世界的石墨烯传导实验终于成功了。
“我并不特别”
1996年,曹原出生在成都, 3岁左右,随父母去了深圳。在深圳景秀小学读书时,往往老师
刚说出题目,曹原就喊出答案。“我那时经常接嘴、插嘴或者和老师顶嘴。”曹原不觉得自己比同龄人聪明多少。他说:“我只是比较爱读科技类课外书,像《科学探索者》,前前后后翻了好多遍,为我现在的知识面打下了很好的基础。我现在的动手能力,也得益于小时候常在家捣鼓电子电路和化学实验。”
小学六年级时,曹原转入深圳市耀华实验学校。在这里,他更加放飞自我:课桌、椅子、黑板都没能逃过他的“毒手”,甚至连老师的讲台都被他拆了;他在学校搞个实验室,还在家里弄个实验室。当时做实验所需的硝酸银很贵,也很难买到,他就买来了硝酸,偷偷把妈妈的银阔子放了进去,人工“合成”了硝酸银。
这些事惊动了校长,校长非但没有责怪,还连连称赞:这孩子是个好苗子,是个天才!并当!即决定送他进少年班,进行“超常教育”。从此他更是“一发不可收”:一个月读完初一,三个月读完初二,不到半年读完初三。2009年9月,13岁的曹原考上了高中。那时学业繁忙,放学回家都10点了,他还要再花一个多小时捣鼓各种化学试剂。“在学习中,重要的不是老师,也不是特别的教材与习题,而是自己愿意钻研的学习兴趣,及善于钻研的自学能力。” 曹原回忆说。第二年,14岁的曹原提前参加高考,以669分的成绩考入中国科技大学少年班,并入选“严济慈物理英才班”。
天才代出的中科大少年班竞争激烈,曹原却在其中如鱼得水。他经常穿梭于各大教授的办公室,一脸认真地去逐一请教,还时不时提出一些习钻古怪的问题。2012年,曹原被选为首批交流生赴密歇根大学学习;次年六月又被牛津大学选中,受邀做两个月的科研实践;2014年,曹原从中科大毕业时获得该校本科生最高荣誉奖——郭沫若奖学金。之后,他前往美国攻读博士学位。《自然》杂志说,曹原认为自己“并不特别”。毕竟,他在大学里还是待满了四年,“我只是跳过了中学里面一些无聊的东西。”
对于自己的“学霸”成长经历和所取得的成就,曹原保持着平和的心态。面对世界给予他的如此殊荣,他就说了一句简单的话:“一个扎实走好每一步、过好每一天的人,未来一定不会太差。”
