但對(duì)大多數(shù)專(zhuān)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(guò)20篇,。
庫(kù)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(guó)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(jì)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(guó)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(shí)他32歲,;
被稱(chēng)為我國(guó)“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(chēng)“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(píng)述,,
可見(jiàn)其重視程度之深,。
2
重磅論文,為超導(dǎo)體30年之尋打開(kāi)新思路
引起如此轟動(dòng)的論文,,
究竟講了什么內(nèi)容,?
原來(lái),
曹原及其團(tuán)隊(duì)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(shí)溫度環(huán)境達(dá)到1.7K(-271℃)時(shí),,
它們會(huì)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(lèi)似。
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(shí),,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(shí),
電子可以通行無(wú)“阻”,。
他們將這個(gè)“零電阻狀態(tài)”稱(chēng)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(jià)值,
因?yàn)椋?/p>
一般材料在導(dǎo)電過(guò)程中會(huì)消耗大量能量,。
以傳輸電纜為例,,
從發(fā)電站到用戶(hù)的傳送過(guò)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(guò)程中的能量損耗幾乎為零,。
不過(guò),,
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(shí)現(xiàn)超導(dǎo),,
就能避開(kāi)昂貴的冷卻費(fèi),,
徹底改變能量傳輸、醫(yī)療掃描儀和運(yùn)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(méi)這么簡(jiǎn)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(lái),
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(diǎn),。
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(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的機(jī)制。
曹原及其團(tuán)隊(duì)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(shí),,
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(gè)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(diǎn)在于,
僅用純碳基的石墨烯來(lái)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)相,,
也是人們期待已久的,。
因?yàn)槭┯懈鞣N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(dú)超導(dǎo)性質(zhì)遲遲未能實(shí)現(xiàn)。
有網(wǎng)友就此評(píng)價(jià):
《自然》應(yīng)該為能刊發(fā)曹原團(tuán)隊(duì)的文章而感到榮幸,。
3
傳奇少年班,,40年輸出人才無(wú)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(duì),,
同時(shí)也離不開(kāi)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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班最早由
諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者李政道先生提出,。
1975年5月,,他在回國(guó)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)發(fā)現(xiàn),,
中國(guó)各行各業(yè)百?gòu)U待興,
科技人才嚴(yán)重?cái)鄼n,,
于是通過(guò)周總理向毛主席建議:
“從全國(guó)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(duì)伍”。
旨于從少年人才入手,,
使全國(guó)各類(lèi)人才培養(yǎng)步入正軌,。
李政道
1978年3月8日,