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天才少年曹原再發(fā)Nature!

2024-06-29 17:26:17神華國際

天才少年曹原再發(fā)Nature!

來(lái)源: 中國青年報

2月1日

1996年出生的中國“天才少年”

曹原又發(fā)Nature了

這是他的第5篇

曾2次一天連發(fā)2篇Nature

2018年

曹原曾一天連發(fā)2篇Nature

2020年5月7日

他再次一天連發(fā)2篇Nature

2018年

曹原因發(fā)現石墨烯超導角度

轟動(dòng)國際學(xué)界

開(kāi)辟了凝聚態(tài)物理研究的新領(lǐng)域

成為Nature雜志創(chuàng )刊149年來(lái)

以第一作者身份發(fā)表論文的

最年輕中國學(xué)者

當年

《自然》發(fā)布的年度世界十大科學(xué)人物中

曹原位居榜首

出生于1996年的曹原

年僅14歲時(shí)

考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班

“這個(gè)年紀,

就算在少年班也是偏小的。

不過(guò),曹原很謙虛,

相比他的年齡要成熟許多?!?/p>

曹原在中國科大念本科時(shí)的

導師曾長(cháng)淦教授說(shuō)

曹原15歲時(shí)

主動(dòng)找到曾長(cháng)淦

想到他的實(shí)驗室來(lái)學(xué)習

“他是一個(gè)相當聰明的學(xué)生,

作為指導他做科研的導師,

我比較輕松。

給他布置任務(wù),

他總是想方設法完成?!?/p>

曾長(cháng)淦實(shí)驗室以實(shí)驗物理研究為主

但曹原在曾長(cháng)淦的指導下

進(jìn)行石墨烯超晶格等離激元的理論研究

曹原嘗試自己從頭開(kāi)始編程

展現了超強的理論功底和計算機能力

“最后曹原本科畢業(yè)時(shí)

在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的國際著(zhù)名期刊上

發(fā)表了一篇理論研究的論文,

這是很少見(jiàn)的?!?/p>

曾長(cháng)淦評論道

用三年時(shí)間完成

小學(xué)六年級、初中和高中課程

曹原出生在四川成都

3歲時(shí)跟隨父母來(lái)到深圳

2007年9月

曹原進(jìn)入耀華實(shí)驗學(xué)校

初來(lái)耀華的曹原

在老師眼里就是一個(gè)“混世魔王”

課桌、椅子、黑板、投影儀、電腦

都沒(méi)能逃過(guò)他的“毒手”

據曹原的中學(xué)物理老師黃佳堂回憶,

“他會(huì )把教室的講臺或桌子拆出來(lái),

就為了看里面是什么構造,

我們都不知道他沒(méi)有工具是怎么做到的?!?/p>

中學(xué)階段

曹原還在自己家里搭了一個(gè)小實(shí)驗室

購置了一批化學(xué)、物理的實(shí)驗儀器

經(jīng)常自己在家進(jìn)行實(shí)驗

耀華實(shí)驗學(xué)??吹搅瞬茉木薮鬂摿?/p>

學(xué)校組建了最優(yōu)秀的教師團隊

免除了一切學(xué)費

對曹原進(jìn)行“超常教育”

他用三年的時(shí)間完成了

小學(xué)六年級、初中和高中的課程

以669分的高考成績(jì)考入

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班

2014年

曹原榮獲中國科大本科生最高榮譽(yù)獎

此后前往美國麻省理工學(xué)院攻讀博士

2018年12月

曹原曾回到中科大和學(xué)弟學(xué)妹們

分享了自己成功的心得

他說(shuō),作為一名實(shí)驗者

要愿意學(xué)習新東西,嘗試新想法

并在實(shí)驗室承擔起責任

當努力不起作用時(shí)不要難過(guò)

因為這再正常不過(guò)了

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新年伊始,25歲“天才少年”曹原再發(fā)一篇Nature!9個(gè)月的第三篇Nature!

本文募格學(xué)術(shù)整理自微算云..(Sapere Aude)、Nature、納米人、安徽商報、新安晚報 、科學(xué)網(wǎng)、募格學(xué)術(shù)此前報道。

新年伊始,2021年2月1日,被譽(yù)為“天才少年”的95后博士曹原再次以共同一作+通訊作者的身份在Nature上刊文!

這是曹原今年的首篇Nature,也是他繼2018年在Nature上背靠背發(fā)表了兩篇論文,2020年繼續背靠背連發(fā)兩篇Nature介紹石墨烯后的又一新突破!

這回,曹原介紹的不再是他們雙層魔角石墨烯的工作,而是三層!

這位“出道即巔峰”的天才少年,一直在用自己的科研成果告訴我們,他真的很牛....

再突破!曹原新年首篇Nature

2021年2月1日,95后博士曹原再次以共同一作+通訊作者的身份在Nature上刊文。

曹原之前發(fā)表了很多Nature來(lái)介紹他們的雙層魔角石墨烯的工作,但是這次不一樣,這次是三層!

摩爾超晶格(Moiré superlattices)最近已經(jīng)成為研究相關(guān)物理學(xué)和超導性的..,具有前所未有的可調節性。盡管在其他幾個(gè)摩爾系統中也觀(guān)察到了相關(guān)效應,但魔角扭曲雙層石墨烯仍然是唯一一種可重復測量到強超導性的石墨烯。

在此,作者在魔角扭曲三層石墨烯(MATTG)中發(fā)現了摩爾超導,其電子結構和超導性能的可調性?xún)?yōu)于魔角扭曲雙層石墨烯。

通過(guò)測量霍爾效應和量子振蕩作為密度和電場(chǎng)的函數,作者能夠確定系統在正常金屬狀態(tài)下的可調相位邊界。零磁場(chǎng)電阻率測量表明,超導性的存在與每個(gè)摩爾單元的兩個(gè)載流子產(chǎn)生的破缺對稱(chēng)性相位密切相關(guān)。作者發(fā)現超導相位受到抑制,并局限于部分圍繞破對稱(chēng)性相位的范霍夫奇點(diǎn),這很難與弱耦合Barden-Cooper-Schriefer理論相協(xié)調。此外,系統廣泛的原位可調性能夠達到以Ginzburg-Landau相干長(cháng)度為特征的超強耦合狀態(tài),這達到粒子間的平均距離,以及非常大的TBKT/TF值,超過(guò)0.1(其中TBKT和TF分別是Berezinskii-Kosterlitz -Thouless是轉變溫度和費米溫度)。

這些觀(guān)察表明,MATTG可以在接近二維玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體的交叉處進(jìn)行電調諧。該研究結果建立了一系列可調諧摩爾超導體,它們有可能徹底改變我們對強耦合超導的基本認識和應用。

圖1.鏡像對稱(chēng)MATTG中的電子結構與強超導性

圖2. MATTG相圖

圖3. 超強耦合超導性與BCS -BEC交叉的接近度

圖4. |ν| = 2相的超導性與載流子之間的聯(lián)系

曹原是誰(shuí)?

為什么叫他“天才少年”?

1996年,曹原出生在成都。

據曹原的同學(xué)介紹,他從小就是個(gè)天才。

2007年,曹原11歲時(shí),因天賦秉異,其來(lái)到了深圳耀華實(shí)驗學(xué)校就讀,在這里,曹原開(kāi)啟了天才之路,一年時(shí)間他把小學(xué)的課程全部結束。第二年來(lái)到了初中部,又花了一年時(shí)間初中就畢業(yè)了。再用了一年時(shí)間,曹原小學(xué)同學(xué)還在讀初中的時(shí)候,他就高中畢業(yè)參加高考了。

曹原之所以可以一年完成初中學(xué)業(yè),一年完成高中學(xué)業(yè),這些都離不開(kāi)父母對他的前期教育,畢竟她們來(lái)到深圳耀華實(shí)驗學(xué)校就讀之前,還有9年時(shí)間是在鋪墊,這種鋪墊正是對曹原基礎教育和擴寬思路的時(shí)間。

曹原在2010年,順利考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。這一年曹原14歲,他的高考總分為理科669分。

同年,曹原榮獲中國科技大學(xué)的郭沫若獎學(xué)金。這樣的榮譽(yù)沒(méi)有讓曹原驕傲,繼續努力,勇攀高峰才是曹原該做的事情,他說(shuō)他不能想做“仲永”。也正如曹原所言,他不是一位長(cháng)大后就“泯然眾人”的少年神童,在未來(lái)的日子里,他依然延續著(zhù)他的神話(huà)。

來(lái)到了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的曹原,被學(xué)校特批送入了“嚴濟慈物理英才班”,這可是號稱(chēng)中國頂尖科學(xué)家搖籃的班級,他以少年人的身份進(jìn)入此班,讓很多人驚訝。

這一天,曾長(cháng)淦教授正在辦公室休息,突然聽(tīng)見(jiàn)了敲門(mén)聲,他抬頭一看,是一個(gè)瘦小的身影,曾長(cháng)淦教授微微一笑,說(shuō)道:“曹原?你怎么來(lái)了?!辈茉瓉?lái)到了曾長(cháng)淦教授面前,說(shuō)出了自己的想法,他想學(xué)習石墨烯超晶格知識,曾長(cháng)淦教授聽(tīng)了后,逐漸收斂了笑容,他知道曹原為什么想學(xué)石墨烯超晶格知識,一定是他想研究石墨超導技術(shù),并非是曾長(cháng)淦教授小瞧了曹原,實(shí)在是這個(gè)石墨超導技術(shù),全球已經(jīng)研究了一百多年了,到今天都沒(méi)有沒(méi)有大的突破,他擔心,一代天下少年因為這個(gè)選擇而明珠暗投。

曾長(cháng)淦教授還是尊重曹原的想法,對曹原講了利害關(guān)系,最終,曹原堅定的點(diǎn)頭,他認為他對石墨超導技術(shù)有信心,也愿意承擔這樣的責任。在與曹原父母溝通之后,曹原順利的開(kāi)始學(xué)習石墨烯超晶格知識。曾長(cháng)淦教授看著(zhù)毅然決然的曹原,不無(wú)贊賞的說(shuō)道:“雖然我的實(shí)驗室出了很多郭沫若獎,但他在其中非常特殊,必有大成?!?/p>

2012年,曹原迎來(lái)了人生重要的一個(gè)機會(huì )。他作為交流生被派到了密歇根大學(xué)學(xué)習,交流學(xué)習之后,曹原不負眾望,在2013年拿到了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的“頂尖海外交流獎學(xué)金”。證明了自己沒(méi)有浪費這個(gè)名額,這次前去,意義重大,為他日后的成就打實(shí)了基礎。

2015年,曹原迎來(lái)了他人生的轉折點(diǎn),在這一年,曹原憑借自己優(yōu)秀的能力和卓越的天賦,被導師推薦到了全球第一大理工科大學(xué)麻省理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。

2018年3月5日,《自然》背靠背發(fā)表了兩篇以曹原為第一作者的石墨烯重磅論文。這名中國科大少年班的畢業(yè)生、美國麻省理工學(xué)院的博士生發(fā)現當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度,就會(huì )產(chǎn)生神奇的超導效應。這一發(fā)現轟動(dòng)國際學(xué)界,直接開(kāi)辟了凝聚態(tài)物理的一塊新領(lǐng)域。并于當年榮登《自然》雜志影響世界的十大科學(xué)人物榜首。

同年,曹原以22歲的年齡入選了福布斯中國發(fā)布的2018年中國“30位30歲以下精英”科技領(lǐng)域榜單,成為了入選者年齡最小的一位。

2020年5月6日,24歲的曹原與其博導Pablo Jarillo-Herrero背靠背連發(fā)兩篇Nature文章,介紹魔角石墨烯研究的新突破。其中, 曹原為一篇論文的第一作者,并與導師共同為文章通訊作者。另一篇Nature論文中,曹原與其他兩位作者并列文章第一作者。

這樣一位天才少年,在2018年接受《中國日報》海外版采訪(fǎng)時(shí)表示,并不覺(jué)得自己很特別,反而認為項目里的每個(gè)人都非常聰明。

在相關(guān)的特寫(xiě)文章中,曹原也稱(chēng)自己“并不特別”,大學(xué)還是讀滿(mǎn)了4年,只是跳過(guò)了中學(xué)階段的一些“無(wú)聊東西”。他在麻省理工的導師評價(jià)道,曹原的實(shí)驗技巧在研究中至關(guān)重要。曹原在內心深處是個(gè)“修補匠”,喜歡把東西拆開(kāi)重裝,辦公室里堆滿(mǎn)了計算機和自制望遠鏡的零件,亂糟糟的。

不做“仲永”

曹原科研之路節節攀升

2021年,25歲的曹原再次以一篇Nature開(kāi)始了自己的科研進(jìn)程。

在之前,很多人都認為曹原是“天才少年”,就是因為他的年紀太小,和我們比起來(lái)實(shí)在是太年輕了,因此,當時(shí)也有不少人持不看好態(tài)度,畢竟天才少年傷仲永的事情我們看的太多。誰(shuí)都不知道他會(huì )不會(huì )是一位“泯然眾人”的少年神童。

曹原曾在采訪(fǎng)里提到,自己不想做“仲永”,勇攀高峰才是該做的事情,很顯然,他做到了。

這樣一位謙虛有禮的少年,不停的用實(shí)際科研行動(dòng),向我們做出了展示。

2018年3月5日,Nature背靠背發(fā)表了兩篇以曹原為第一作者的石墨烯重磅論文。這名中科大少年班的畢業(yè)生、美國麻省理工學(xué)院的博士生發(fā)現當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度,就會(huì )產(chǎn)生神奇的超導效應。這一發(fā)現轟動(dòng)國際學(xué)界,直接開(kāi)辟了凝聚態(tài)物理的一塊新領(lǐng)域。時(shí)至今日,仍然有無(wú)數學(xué)者試圖重復、拓展他的研究。

曹原 圖片來(lái)自《自然》雜志

而這個(gè)發(fā)現也讓曹原在2018年登上了Nature年度十大科學(xué)家之首,這是該雜志創(chuàng )刊149年歷史上年齡最小的入榜者。曹原也成了以“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。

封面圖片暗示曹原發(fā)現的石墨烯“魔角”

2020年5月6日,24歲的曹原與其博導Pablo Jarillo-Herrero背靠背連發(fā)兩篇Nature文章,介紹魔角石墨烯研究的新突破。

據納米人微信號消息,第一篇Nature論文中,研究人員致力于通過(guò)對扭轉角的控制,將魔角特性推廣到其他二維研究體系,以調諧和控制電子-電子相互作用的強度,實(shí)現相似的物理行為。他們采用了一種全新的魔角石墨烯體系:基于小角度扭曲的雙層-雙層石墨烯(TBBG)。

曹原為這篇論文的第一作者,并與導師共同為文章通訊作者。

需要指出的是,通訊作者通常由教授等課題組長(cháng)擔任。曹原成為通訊作者,表明他是論文的主要創(chuàng )意貢獻者之一。

另一篇Nature論文中,曹原與其他兩位作者并列文章第一作者。

研究團隊致力于研究扭曲角的分布信息。他們以六方氮化硼(hBN)封裝的MATBG為研究對象,使用納米級針尖掃描超導量子干涉裝置(SQUID-on-tip)獲得處于量子霍爾態(tài)的朗道能級的斷層圖像,并繪制了局部θ變化圖。該設備的相對精度達到0.002度,空間分辨率為幾個(gè)莫爾周期。

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2021年2月1日,曹原再次在Nature上刊文,這回,他的研究有了新突破,不再拘泥于雙層魔角石墨烯的工作,而是三層!