作為全世界公認的三大頂級科學雜誌之一,
這也讓它見證了無數諾貝爾獎獲得者的成長軌跡。
而除了文章質量外,該雜誌同樣讓人驚歎的還有高達90%的退稿率。
換句話說,每10個投稿人各投1份稿,很可能僅有1份稿能發表。
所以一直以來,全世界許許多多科研人員都以能在它上面發表過文章為極致榮耀。
結果就是這樣一份要求極高的雜誌,卻在2018年度十大科學人物評選活動中,
將榜首給了年僅22歲卻已經在麻省理工攻讀了四年博士學位的中國年輕人。
12月19日,《自然》雜誌在線發佈了2018年度科學人物,位居榜首的是年僅22歲、美國麻省理工學院攻讀博士的曹原,
(曹原)
(一)
曹原究竟靠什麼 “徹底征服”了評委?
時間回到2018年3月5日,當天,《自然》用連刊兩文的形式報道了石墨烯超導的重大發現,而第一作者均為曹原。
不僅如此,雜誌還專門為曹原團隊的這兩篇文配了ugene J. Mele的評述性文章。
能夠讓見多識廣的《自然》如此重視,足見曹原團隊的這個重大發現有多麼的震撼!
學過物理的都知道,傳統導體由於其電阻的存在,在長距離輸電過程中會有很大的能量損耗。
為此,在過去的百餘年中,很多科學家都在試圖找到能夠將能源損耗降最低的導體。
1911年,荷蘭物理學家,海克·卡末林·昂內斯意外地發現,當溫度下降到4.2K(﹣268.95℃)時,汞(水銀)的電阻會突然消失,呈超導狀態。
這是人類第一次發現超導體的存在!
後來,他又相繼發現許多金屬和合金都具有與水銀相類似的低溫下失去電阻的特性。
昂內斯也因此獲得了1913年的諾貝爾獎。
只可惜,金屬或合金的臨界溫度一般都很低,要維持這麼低的溫度必須依賴於昂貴的低溫液體,這會導致超導應用的成本急劇增加,維持低溫的成本甚至遠遠超過了材料本身的價值。
換句話說,昂內斯的發現只能應用在科學實驗和高新技術中,而不能在日常生活和生產中普遍應用。
(諾貝爾獎物理學獎得主昂內斯)
於是,在昂內斯之後,全世界的科學家們開始了追尋“高溫”超導之路。
當然,這裡說的“高溫”,並不是指大家平常理解的高溫,而是相對原來超導所需的超低溫高許多的溫度。
但這條高溫超導追尋之路並沒有想象的那麼順暢。
在此後長達七十五年的時間內,所有已發現的超導體都只是在極低的溫度(23 K)下才顯示超導。
直到1986年,繆勒和柏諾茲發現一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物具有高溫超導性,臨界溫度可達35K(﹣240.15℃)。
繆勒和柏諾茲也因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。
(諾貝爾獎物理學獎得主,繆勒 & 柏諾茲)
只是,銅氧化物缺乏柔韌性和延展性,容易在承載大電流時失去超導電性而迅速發熱,應用起來仍存在許多技術難度。
與此同時,因為物理性質極其複雜,有關銅氧化物的超導機理也仍未被探之。
諾貝爾獎獲得者Robert Laughlin就如實說過:物理學家們已經在黑暗(超導研究)中,徘徊了30年。
(諾貝爾獎物理學獎得主,Robert Laughlin)
而這樣的困境,則因石墨烯傳導實驗的成功出現了重大轉機。
2017年8月,曹原和他團隊發現了讓石墨烯實現超導的方法。
簡單的說,只要將兩層石墨烯,旋轉到特定的“魔法角度”(1.1°)疊加時,它們就可以在零阻力的情況下傳導電子,即刻顯現超導特性!
這個發現足以讓所有為“低成本超導體”奮鬥的科學家們興奮不已:
相比銅氧化物,石墨烯這種材料比較簡單,且科學家已經對石墨烯研究得算比較透徹,所以,利用石墨烯來研究非常規超導現象,可以有效加快科學家實現室溫超導的步伐。
無疑,22歲的中國少年曹原,為延續了百餘年並聚集了數代物理學家心血的超導研究帶來了新思路!
哥倫比亞大學物理學家Cory Dean就表示:“我們接下來可以做的事情太多了,眼前的機會巨大。”
如此顛覆性的研究成果,《自然》雜誌自然不會錯過!
(二)
說到這裡,肯定很多人,特別是家長朋友,想知道曹原為什麼能如此優秀?
其實,“天才不是一天煉成的”!
在22歲的年紀就取得如此成果的曹原,稱之為“天才少年”並不為過。
然而,翻看他的成長軌跡,你會發現:除了天賦異稟外,曹原的成功也和成長環境有關。
在曹原很小的時候,就對科技才產生了極大的興趣,更喜歡把各種東西拆了重建。
好在學校和家庭對其異乎尋常的好奇心採取了寬容的態度,
以至於在曹原11歲時,甚至在學校的實驗室裡,用家裡的銀鐲子和買來的硝酸合成了硝酸銀。
後來13歲考上高中的他,一年後即參加了高考,並以理科669分的高分被選拔進入中國科學技術大學“嚴濟慈物理英才班”。
大學期間,他分別前往密歇根大學和牛津大學進行交換研究,為自己的研究之路打下基礎。
待到畢業,曹原又遠赴麻省理工攻讀博士學位,並在那裡潛心研究了四年的石墨烯超導課題,這才有了石墨烯傳導實驗的成功。
“天才更需要面對失敗的勇氣”!
用四年的時間去做同一件事,失敗自然已是家常便飯。
但曹原卻說:心態平和地對待失敗就沒什麼壓力。吃一塹長一智,做的多了,慢慢有經驗了,自然就攻克了。
“天才也總是知道自己真正要的是什麼”!
面對巨大的榮譽,自由22歲的曹原卻沒有飄飄然,他表示:
可見,成功從來不是偶然的,優秀的人總有著眾多相似的品質。
祝福曹原,期待更多突破性實驗成功的消息傳來……