“海啸级”后浪一天两登《Nature》,还都是一作!95后天才少年引热议
后浪來了,還是海嘯級的。
5月6日,在最新一期的《Nature》上,96年出生的“天才少年”曹原與其博導Pablo Jarillo-Herrero背靠背連發兩篇Nature文章,介紹了在魔角石墨烯中取得的系列新進展。
其中一篇,曹原是第一作者兼共同通訊作者,另一篇曹原為共同第一作者。一般來說,通訊作者會由教授等課題組長擔任,第一篇論文中曹原可以擔任通訊作者,也說明了他是論文的主要創意貢獻者。
科研圈的人對曹原這個名字一定不陌生,1996年出生的曹原在2010年考入中國科學技術大學少年班,并入選嚴濟慈物理英才班。在校期間表現優異,2014年獲中國科大畢業生最高榮譽郭沫若獎學金,之后赴美國MIT攻讀博士學位。
值得一提的是,這不是這位95后少年第一次在《Nature》雜志同期刊發兩文,2018年3月5日,曹原在《Nature》雜志上連發兩文報道石墨烯超導的重大發現,這位當時年僅22歲的博士生第一次以第一作者的身份登上了《Nature》雜志。
也是因為這一重要發現,曹原獲評Nature 2018年度十大人物之一,并居榜單首位,轟動一時。
時隔近兩年,被稱為石墨烯駕馭者、讓原子厚度碳片層成為超導體的博士研究生攜兩篇論文歸來,再次雙發《Nature》,也昭示了魔角石墨烯研究的重大進展。
能讓Nature兩篇連發的研究本身究竟有何魅力,在石墨烯領域得到了怎樣的研究結果,和文摘菌一起來看看。
一己之力破解超導研究百年難題,兩次雙發《Nature》
要理解一系列研究,還要先從超導體的發展史講起。
早在1911年,人類第一次發現超導體的存在,荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes發現將汞冷卻到-269℃時,電阻就會降為零,能源的消耗也將降到最低。
此后,科學家們不斷發現新的超導體,但遺憾的是,始終沒有一種超導體真正實用。在這一領域上,物理學家們仿佛陷入了瓶頸期。
時隔一百年,超導的研究終于有了重大突破!而突破了這個眾多物理學家都鉆研不出的難題的正是當時年僅22歲的曹原!
2017年8月,曹原和他的團隊發現,原來石墨烯就可以實現超導,只需將兩層石墨烯旋轉到特定的角度(1.1°)再進行疊加,就可以實現零電阻傳導,即刻顯現超導特性。
有博后@cheby chev用cpu解釋曹原團隊這一研究的突破性,“相當于揭示了我可以把一張白紙揉吧揉吧就能變成一個CPU”。
實至名歸。據我這幾年的觀察,基礎學科很久沒有出現過單個工作產生如此大影響力的事件了。之前的nature人物多是成名的大師,在一個充分競爭的領域耕耘很多年,但這次這個工作實在屬于平地驚雷,出乎所有人意料。打一個不一定恰當的比方,這個工作相當于揭示了我可以把一張白紙揉吧揉吧就能變成一個CPU。按內行人的話說,強關聯超導或者大家常說的高溫超導可以說是當今凝聚態物理皇冠上的明珠。它的解決似乎能對其它各方面有巨大應用價值,而又包含了各個方面的問題。而石墨烯又幾乎是可以輕松制備的材料里最簡單可控,大家理解最清楚的。把這兩個極端聯系起來,用的只是一個1.08度的轉角。可以封神了。
曹原也因為這一研究突破,成為了《自然》雜志發布的2018年度影響世界的十大科學人物之一。石墨烯的"魔角"也登上了當時《自然》雜志的十大人物特刊的封面圖。
曹原的“石墨烯的駕馭者”這一稱號,也由此得來。
再來聊聊“石墨烯”這種神奇的材料。
首先,作為一種電催化劑,石墨烯可以通過摻雜一種或者多種元素來提升電催化作用,這種材料也因此受到學術界熱捧。
關于這次曹原新發的兩篇論文,總的來說都是對之前魔角的延展探索。
根據知乎匿名用戶的回答,曹原的第一篇論文主要回答了“兩個雙層石墨烯在扭轉之后會產生什么樣新奇的物態”的問題。
曹原團隊通過對扭轉角的控制,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,實現相似的物理行為。研究結果將為探索多平帶雙扭超晶格中扭角和電場控制的相關物質相提供理論依據。
根據匿名用戶的知乎回答:
本文的重中之重就是圖3,給出了半占據態是自旋極化的證據。方法是分別加面外和面內磁場,abc中我們看到,加面外磁場這些絕緣態有一個很大的偏離,并出現了nu = 3的態(b中有很多線狀的和震蕩的特征,有點意思),加面內磁場則移動不大,也出現了nu=3的態。這三個圖其實非常干凈,這樣的絕緣態的測量確實非常難測穩,還要注意居里熱。調整電場并測變磁場,在面外磁場達到5T時發生了一個類似相變的信號。f,g綜合了響應的變溫信號,更清楚的給了相變和擬合出來的g=1.5因子(面內),g=3.5面外,面內g值非常接近自旋貢獻g=2的理論值(用excitation gap擬合出來較小很正常)。結合理論,一個比較好的解釋是這是一個自旋極化的態。
在另一篇Nature論文中,曹原等人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,通過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的朗道能級的斷層圖像,并繪制了局部θ變化圖。這項研究為相關物理現象的實現和應用提供了指導。
“這才是應該上科學熱榜的問題”
事件一出,迅速引爆了知乎,相關話題登上知乎熱榜,目前已有接近兩百萬的瀏覽量。
同為物理學博士在讀的知乎答主@Genoa表示,“這才是應該上科學熱榜的問題”“這才是石墨烯領域應該有的paper”。
由于專業方向不同(感謝祖師爺沒讓我和這位天才撞車),不好深入討論相關的東西,不過兩年前和同學們討論曹原第一次連發nature的時候,大家都已經做好了心理準備:這絕對只是個開始,魔角石墨烯絕對能給這個領域帶來非常多的新思路,這才是石墨烯領域應該有的paper,而不是隨便摻個什么玩意兒測一遍物化性質然后水一篇文章。最可怕的事就是比你聰明的人還比你更努力,曹原大佬不僅做到了,而且還實現的非???。除了佩服,真的找不到其他合適的詞匯了。
不止研究結果強悍,同出身中國科學技術大學的理學博士、知乎用戶@全球變冷 也對于曹原的研究方法和應用價值十分肯定,評價道,“關鍵科學問題提煉準確,具有較強的工程應用價值”。
本科同學,專業不同。掃了一遍摘要,憑我淺薄的科研經驗,上次的兩篇相當于發現了全球可能變暖這個科學問題,這次相當于發現海洋并不一定變暖,有其他特征。評價:關鍵科學問題提煉準確,具有較強的工程應用價值。
后浪里的“海嘯”浪,95后少年的開掛之路
1996年出生于四川成都的曹原,從小就聰明伶俐,可以說是被老師們從小夸到大。
2007年,曹原來到了深圳讀書,用了三年的時間就讀完了小學六年級,以及初中和高中的課程。
2010年,14歲的他就參加了高考,理科總分669,考入了中國科學技術大學少年班。文摘菌默默想了一下自己14歲的時候在干啥...這人和人的差距咋就那么大...
進入少年班后,依然繼續開掛,別人一年才能完成的項目,曹原一個寒假就整完了。
上了大學之后,本科期間就在Journal of Magnetism and Magnetic Materials和Physical Review B發表兩篇第一作者文章。教授們對他也是贊賞有加,曾長淦教授就曾評價曹原:“在我們實驗室還發了一篇PRB理論文章呢,當時就覺得他太厲害了?!?/p>
大學期間,他作為交換生去了美國密歇根大學與牛津大學。2014年,曹原前往麻省理工學院進行深造。曹原曾被麻省理工學院的物理學研究生項目拒絕,最終通過電氣工程系進入了Jarillo-Herrero課題組,繼續從事物理學研究。
再然后,22歲的他就登上了《Nature》雜志年度十大科學家之首,這也是該雜志創刊149年歷史上年齡最小的入榜者。同時曹原也是以“第一作者”身份在《Nature》上發表論文的最年輕的中國學者。
在2018年接受《中國日報》海外版采訪時曹原曾表示,不覺得自己比普通大學生優越,“畢竟,我們都是人,有缺點,有情緒”。
文摘菌寫稿過程中也看了看這位少年的知乎首頁,自稱“觀星技術宅”的他不僅關注學術問題,也關注coser和八卦,看來是學習娛樂都沒落下。
也正是這一一個有情緒又有沖勁兒的“后浪”少年,被《Nature》評論為“開創了一個全新研究領域的杰出科學家”。
如今,數百位世界級學者正在試圖拓展他的科研成果。一旦成果落地,將為世界能源行業節省數千億美元的資金。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的“海啸级”后浪一天两登《Nature》,还都是一作!95后天才少年引热议的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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