2018年12月18日,世界頂尖學術期刊《自然》雜誌發佈“2018年度科學人物”,1996年出生、在美國麻省理工學院攻讀博士的中國男生曹原位居榜首;這年3月,該雜誌罕見刊載兩篇文章介紹有關石墨烯超導的重大發現,而兩篇文章的第一作者,都是曹原。
這是《自然》創刊149年曆史上的首次,曹原也成為以“第一作者”身份在該雜誌上發表論文的最年輕的中國學者··
一時間,世界驚歎:曹原是誰?他到底有多牛?
轟動世界的“石墨烯駕馭者”
原來,2017年,曹原和他的團隊發現,當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度(魔角),就會產生以零電阻傳輸電子的神奇超導效應。這種使石墨烯實現超導的方法,開創了物理學一個全新的研究領域,有望大大提高能源利用效率與傳輸效率。
《自然》於2018年3月5日刊發的兩文中提到,曹原團隊在魔角扭曲的雙層石墨烯中發現新的電子態,可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變,打開了非常規超導體研究的大門。這一重磅消息瞬間引爆全球,該雜誌稱曹原為“石墨烯罵馭者”。
每年《自然》十大人物的封面圖片都是一個巨大的數字“10”,具體樣式和底紋會融入當年的科技熱點進行設計。2018 年的封面圖片明顯指向曹原的成果——數字“10”中的“0”被處理成一個正六邊形,宛如構成石墨烯的碳環結構,整個數字“10”則點出了賦予石墨烯超導能力的“魔角”。這體現了學術界對這一轟動世界創舉的肯定。
眾所周知,從發電站到用戶的傳送過程中,能量傳輸是會有損耗的,而且損耗量巨大。1911年,荷蘭物理學家品內斯發現,當汞被冷卻至接近0K(-273℃)時,電子可以通行無“阻”,從
而將能源損耗降到最低,這個“零
電阻狀態”被稱為“超導電性”。
但問題是,超導體要在接近-273C的環境下,才能顯現其近乎零損耗輸電的能力,而這其中的冷卻成本高得讓人絕望。於是,全世界的科學家們開始了各種實驗,去尋找這種“低成本超導材料”。“物理學家們已經在黑暗中徘徊了30年,試圖解開銅氧化物超導的秘密..”而今,這位中國少年曹原,成了照亮黑暗的那盞明燈。
然而,研究過程起初並不順利。實驗中最困難的地方在於,如何將兩層石墨烯之間的轉角,精確控制在1.1°附近,在經歷了一次又一次失敗後,曹原依舊信心滿滿地說:“實驗失敗是家常便飯,心態平和地對待失敗就沒什麼壓力。”“吃一至長一智,做的多了,慢慢有經驗了,自然就攻克了。”之後的半年多里,他夜以繼日地待在實驗室,克服了樣品無法承受高熱、機械部件有滯留回差等重重困難後,震驚世界的石墨烯傳導實驗終於成功了。
“我並不特別”
1996年,曹原出生在成都, 3歲左右,隨父母去了深圳。在深圳景秀小學讀書時,往往老師
剛說出題目,曹原就喊出答案。“我那時經常接嘴、插嘴或者和老師頂嘴。”曹原不覺得自己比同齡人聰明多少。他說:“我只是比較愛讀科技類課外書,像《科學探索者》,前前後後翻了好多遍,為我現在的知識面打下了很好的基礎。我現在的動手能力,也得益於小時候常在家搗鼓電子電路和化學實驗。”
小學六年級時,曹原轉入深圳市耀華實驗學校。在這裡,他更加放飛自我:課桌、椅子、黑板都沒能逃過他的“毒手”,甚至連老師的講臺都被他拆了;他在學校搞個實驗室,還在家裡弄個實驗室。當時做實驗所需的硝酸銀很貴,也很難買到,他就買來了硝酸,偷偷把媽媽的銀闊子放了進去,人工“合成”了硝酸銀。
這些事驚動了校長,校長非但沒有責怪,還連連稱讚:這孩子是個好苗子,是個天才!並當!即決定送他進少年班,進行“超常教育”。從此他更是“一發不可收”:一個月讀完初一,三個月讀完初二,不到半年讀完初三。2009年9月,13歲的曹原考上了高中。那時學業繁忙,放學回家都10點了,他還要再花一個多小時搗鼓各種化學試劑。“在學習中,重要的不是老師,也不是特別的教材與習題,而是自己願意鑽研的學習興趣,及善於鑽研的自學能力。” 曹原回憶說。第二年,14歲的曹原提前參加高考,以669分的成績考入中國科技大學少年班,併入選“嚴濟慈物理英才班”。
天才代出的中科大少年班競爭激烈,曹原卻在其中如魚得水。他經常穿梭於各大教授的辦公室,一臉認真地去逐一請教,還時不時提出一些習鑽古怪的問題。2012年,曹原被選為首批交流生赴密歇根大學學習;次年六月又被牛津大學選中,受邀做兩個月的科研實踐;2014年,曹原從中科大畢業時獲得該校本科生最高榮譽獎——郭沫若獎學金。之後,他前往美國攻讀博士學位。《自然》雜誌說,曹原認為自己“並不特別”。畢竟,他在大學裡還是待滿了四年,“我只是跳過了中學裡面一些無聊的東西。”
對於自己的“學霸”成長經歷和所取得的成就,曹原保持著平和的心態。面對世界給予他的如此殊榮,他就說了一句簡單的話:“一個紮實走好每一步、過好每一天的人,未來一定不會太差。”
