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中國21歲博士在《自然》連發(fā)2篇論文 教授贊:怪物

2018-03-14 16:28:01   新華每日電訊    參與評論()人

但對大多數(shù)專家學(xué)者而言,

在《自然》上發(fā)文章依然高不可攀。

每年在《自然》上的發(fā)表數(shù)量也不超過20篇,。

庫叔有位博士朋友更是直言:

一位學(xué)者如果在《自然》上發(fā)表一篇論文,,

就可以在國內(nèi)任何大學(xué)找到教職;

發(fā)表兩篇,,

就有資格入選“青年千人計劃”,,

或者在“211”、“985”大學(xué)獲得正教授職位,。

這絲毫不夸張,。

作為我國結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)軍人物的施一公,,

第一次在《自然》上發(fā)表論文

是在1999年,當(dāng)時他32歲,;

被稱為我國“量子之父”的潘建偉院士,,

27歲在《自然》上發(fā)表了第一篇論文;

……

曹原在21歲的年紀(jì),,

就作為第一作者,,

一次性發(fā)表了兩篇,

堪稱“神之操作”,。

而且,,

《自然》等不及排版就先行在網(wǎng)站上刊出,

并配以第三篇文章做評述,,

可見其重視程度之深,。

2

重磅論文,為超導(dǎo)體30年之尋打開新思路

引起如此轟動的論文,,

究竟講了什么內(nèi)容,?

原來,

曹原及其團(tuán)隊發(fā)現(xiàn),,

將兩層石墨烯疊加在一起,,

當(dāng)轉(zhuǎn)角接近魔角(Magic angle)即1.1°、

同時溫度環(huán)境達(dá)到1.7K(-271℃)時,,

它們會表現(xiàn)出非常規(guī)超導(dǎo)電性,,

其屬性與銅氧化物(其結(jié)構(gòu)往往難以調(diào)整)的高溫超導(dǎo)性類似。

中國21歲博士在《自然》連發(fā)2篇論文 教授贊:怪物

雙層石墨烯系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)的效應(yīng) 

看到這里,,大部分人都表示:看不懂,!

其實,要想理解這兩篇論文的意義所在,,

先要了解什么是超導(dǎo)電性,。

1911年,荷蘭物理學(xué)家??恕た┝帧ぐ簝?nèi)斯等人發(fā)現(xiàn)

當(dāng)汞被冷卻至接近0K(-273℃)時,,

電子可以通行無“阻”。

他們將這個“零電阻狀態(tài)”稱為“超導(dǎo)電性”,。

具有超導(dǎo)電性的材料有很強(qiáng)的應(yīng)用價值,,

因為,

一般材料在導(dǎo)電過程中會消耗大量能量,。

以傳輸電纜為例,,

從發(fā)電站到用戶的傳送過程中,

消耗損失的能量越小,

經(jīng)濟(jì)效益越大,。

超導(dǎo)體的出現(xiàn),,

使傳輸過程中的能量損耗幾乎為零。

不過,,

目前絕大多數(shù)超導(dǎo)體僅在接近0K(-273℃)溫度下工作,,

維持低溫使超導(dǎo)體的應(yīng)用成本顯著提升。

如果材料能在室溫下實現(xiàn)超導(dǎo),,

就能避開昂貴的冷卻費,,

徹底改變能量傳輸、醫(yī)療掃描儀和運輸?shù)认嚓P(guān)領(lǐng)域的現(xiàn)狀,。

既然室溫超導(dǎo)效益這么好,,

那找到合適的材料不就行了嗎?

沒這么簡單,,

目前,,材料達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)的最高溫度約為133K(-140oC),

這種材料就是銅氧化物,,

于20世紀(jì)80年代被發(fā)現(xiàn),。

30多年來,

在尋找室溫超導(dǎo)體的路上,,

銅氧化物一直是物理學(xué)家關(guān)注的焦點,。

中國21歲博士在《自然》連發(fā)2篇論文 教授贊:怪物

銅氧化合物高溫超導(dǎo)體的電子態(tài)相圖和典型晶體結(jié)構(gòu)

但是,上文也提到了

銅氧化物的結(jié)構(gòu)往往難以調(diào)整,,

所以,,很難通過實驗發(fā)現(xiàn)其實現(xiàn)超導(dǎo)的機(jī)制。

曹原及其團(tuán)隊的貢獻(xiàn)就是,,

在描述雙層石墨烯的電子密度與溫度關(guān)系時,,

發(fā)現(xiàn)了與銅氧化物超導(dǎo)體相似的結(jié)果。

這為物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)銅氧化物超導(dǎo)機(jī)制

提供了一個前所未有的體系,,

也為尋找室溫下的超導(dǎo)材料提供了思路。

研究的另一亮點在于,,

僅用純碳基的石墨烯來實現(xiàn)超導(dǎo)相,,

也是人們期待已久的。

因為石墨烯有各種奇特的性質(zhì),,

比如高電導(dǎo)率,、透光率、機(jī)械強(qiáng)度,、穩(wěn)定性等等,,

都已不同程度地得到了應(yīng)用,

唯獨超導(dǎo)性質(zhì)遲遲未能實現(xiàn),。

有網(wǎng)友就此評價:

《自然》應(yīng)該為能刊發(fā)曹原團(tuán)隊的文章而感到榮幸,。

3

傳奇少年班,,40年輸出人才無數(shù)

曹原取得如此卓越的成就,

得益于麻省理工學(xué)院的超強(qiáng)團(tuán)隊,,

同時也離不開中科大的悉心培育,,

尤其是中科大少年班的“超常教育”。

[注:超常教育是指為智力等方面超常的兒童創(chuàng)立的教育]

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班最早由

諾貝爾物理獎獲得者李政道先生提出,。

1975年5月,,他在回國訪問時發(fā)現(xiàn),

中國各行各業(yè)百廢待興,,

科技人才嚴(yán)重斷檔,,

于是通過周總理向毛主席建議:

“從全國選拔很少數(shù),

約十三四歲左右的,、有培養(yǎng)條件的少年,,

到大學(xué)去培訓(xùn)”,

培養(yǎng)一支“少而精的基礎(chǔ)科學(xué)工作隊伍”,。

旨于從少年人才入手,,

使全國各類人才培養(yǎng)步入正軌。

中國21歲博士在《自然》連發(fā)2篇論文 教授贊:怪物

李政道

1978年3月8日,,

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