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據(jù)報道，2018年3月5日國際頂尖期刊《Nature》連刊兩文，以背靠背長文形式報道MIT（麻省理工學(xué)院）的石墨烯超導(dǎo)重大發(fā)現(xiàn)，并配以專文評述。特別值得關(guān)注的是，本次兩篇重磅文章第一作者均為中國科大2010級少年班校友曹原（畢業(yè)于廣東深圳耀華實驗學(xué)校），今年年僅21歲。

《Nuture》期刊截圖

消息傳開后，這位出生于1996年的天才少年隨即刷屏“引爆”了學(xué)術(shù)交流圈，大家紛紛感嘆：這是“別人家的博士吧”“同樣是96年，差距怎么就那么大呢”“我感覺我搞了個假科研”...

那么《Nutrue》上這兩篇刊文究竟講了什么重點，而作者曹原到底又有怎樣的過人之處引起如此關(guān)注？接下來我們?yōu)槟闵疃劝且话恰?

刊文解析：MIT石墨烯超導(dǎo)重大發(fā)現(xiàn)

由于范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)是二元構(gòu)筑單元垂直堆疊而成，在二維材料豐富的功能性基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)更多的工程化操縱，其中一個方向就是通過控制層間扭曲角度，來調(diào)控范德華異質(zhì)結(jié)的電子結(jié)構(gòu)。 MIT（麻省理工學(xué)院）的Pablo Jarillo-Herrero、Yuan Cao團隊在魔角扭曲的雙層石墨烯中發(fā)現(xiàn)新的電子態(tài)，可以簡單實現(xiàn)絕緣體到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，打開了非常規(guī)超導(dǎo)體研究的大門。

Pablo Jarillo-Herrero 和Yuan Cao（曹原）

Cao等人發(fā)現(xiàn)，堆疊的雙層石墨烯中，電學(xué)行為對原子排列非常敏感，影響層間電子移動。對于物理學(xué)家而言，電學(xué)行為通常是由能量主導(dǎo)。而在這項研究中，單層石墨烯內(nèi)原子間電子移動有關(guān)的能量在eV量級，而在層間的電子移動涉及的能量量級最多在幾百meV。要想解開這個謎題，對稱性是關(guān)鍵！對于結(jié)構(gòu)高度有序的單層石墨烯而言，電學(xué)性能取決于對稱性。研究人員制備了旋轉(zhuǎn)扭曲的雙層石墨烯，通過電子之間的相互作用來控制整個體系的電子態(tài)。旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的位錯使石墨烯層中的電子能帶結(jié)構(gòu)不再對齊，單胞變大。

研究人員發(fā)現(xiàn)，扭曲的雙層石墨烯會產(chǎn)生兩種全新的電子態(tài)。一種電子態(tài)是Mott絕緣體態(tài)，來源于電子之間的強排斥作用。另一種是超導(dǎo)態(tài)，來源于電子之間的強吸引作用而產(chǎn)生零電阻。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度小到魔角時（<1.05°），扭曲的雙層石墨烯中垂直堆疊的原子區(qū)域會形成窄電子能帶，電子相互作用效應(yīng)增項，從而產(chǎn)生非導(dǎo)電的Mott絕緣態(tài)。在Mott絕緣態(tài)情況下加入少量電荷載流子，就可以成功轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。

這項重大研究成果，為超導(dǎo)研究帶來了新思路，也為全新電學(xué)性能的探索和工程化提供了良好的研究平臺！

揭秘曹原：少年天才沃土中成長

曹原，1996年出生，籍貫四川成都。2010年，14歲的曹原從深圳耀華實驗學(xué)校考入蜚聲中外的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班學(xué)院，并入選“嚴(yán)濟慈物理英才班”。（小編我14歲的時候好像才剛剛上初中一年級。。。）

從中學(xué)時代起，曹原即受益于“超常教育”。據(jù)當(dāng)時媒體報道：曹原2007年到深圳耀華實驗學(xué)校讀書，該校主管超常教育的副校長為朱源(曾任教中國科大少年班20多年)。曹原用了三年的時間讀完小學(xué)六年級、初中和高中的課程，高考總分為理科669分！而在天才代出競爭激烈的中科大，曹原依舊如魚得水。

曹原的《計算物理》授課老師丁澤軍教授回憶曹原時提到“很聰明的家伙！本科時計算物理課程中的課題研究成果發(fā)了一篇文章 (J. Mag. Mag. Mater. 355, 2014, 93-99) 沒花多少時間，也就是一個寒假就做完了。我非常驚奇，之后每年計算物理課緒論時，我都要提到這些以往的神人。”

中國科大物理學(xué)院曾長淦教授也證實“這是在我實驗室混過的娃”。曾長淦回憶“（本科）在我們實驗室還發(fā)了一篇PRB理論文章。當(dāng)時就覺得他太厲害了”。曾教授接受新創(chuàng)基金會采訪回憶起曹原：“我實驗室出了很多位郭沫若獎，但曹原在其中還是顯得卓爾不群，非常特別。我們的研究以實驗為主，但曹原發(fā)的卻是理論文章。雖然在實驗選題、方向與寫作上我可給他指導(dǎo)，但在技術(shù)細節(jié)上無法手把手教他。曹原是如此的令人放心：只要把題目交給他就行，他一定能做出來！ 聰明人很多，曹原卻還主動。計算遇到困難，他永遠會想嘗試其他的軟件方法。曹原愛好廣泛，也喜歡計算機，什么都能搗騰，朋友圈經(jīng)常發(fā)天文觀測的照片。才氣過人的天才往往持才傲物，但曹原卻非常低調(diào)沉穩(wěn)，情商很高。他在我們實驗室時就很受歡迎。去年他曾回科大訪問，提到了研究的進展，看到成果發(fā)表。我很高興！”

曹原的天文攝影作品

一位與曹原熟悉的少年班畢業(yè)生如此評價道：我們都覺得他可能成為下一個莊小威，這一點都不過分。他實在是太強了，以前在科大就是傳說級的人物。

2012年，曹原被中國科大作為密歇根大學(xué)首批交流生派出；2013年，中國科大教務(wù)處與新創(chuàng)基金會聯(lián)合發(fā)起“頂尖海外交流獎學(xué)金”，曹原又被作為首批學(xué)生派出。

2012年，中國科大新創(chuàng)校友基金會發(fā)起“再戰(zhàn)上馬，捐贈海外交流”計劃。當(dāng)時的計劃如此描述中國科大國際化的重要性：“中國科大國際化繼續(xù)加速！把最杰出的本科生送往國際頂尖名校一學(xué)期學(xué)習(xí)，師從一流導(dǎo)師，將為他們進入國際學(xué)科前沿打下基礎(chǔ)，可能改變科大學(xué)生一生，也將為提升科大國際知名度，開拓學(xué)生視野。”

曹原為該計劃寫了一篇短文《曹原：安娜堡的回憶》，回憶了在美國的交流學(xué)習(xí)生活，希望中國科大校友能捐贈支持“海外交流”計劃，“我希望以后有更多的學(xué)弟學(xué)妹能有這種寶貴的機會。”曹原的成果或許能讓“海外交流”的捐贈校友們感到欣慰。

2014年5月17日、18日，曹原代表中國科大嚴(yán)濟慈實驗班學(xué)生參加在清華大學(xué)舉行的國家“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗計劃”（以下簡稱“拔尖計劃”）學(xué)生學(xué)術(shù)交流會。

曹原榮獲郭沫若獎學(xué)金時的照片（右二）

2014年，即將本科畢業(yè)的曹原榮獲中國科大本科生最高榮譽獎——郭沫若獎學(xué)金，年僅18歲。畢業(yè)后赴美國麻省理工學(xué)院繼續(xù)深造。（小編18歲的時候才剛剛準(zhǔn)備讀大一。。。）

曹原榮獲郭沫若獎時與中國科大時任校長侯建國院士合影

曹原榮獲郭沫若獎的合影：時任中國科大校長侯建國院士親切會見其中學(xué)領(lǐng)導(dǎo)與家長

曹原等中國科大第33屆郭沫若獎得主與時任校長侯建國校長合影

看到這里，想必你的內(nèi)心此刻除了羨慕曹同學(xué)的天賦之外，也必定會想起自己14歲的時光。小編努力回憶起當(dāng)時的自己，嗯，好像在認認真真的抄同桌的作業(yè)。。。那么，你的14歲呢？

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