原標題:提氣,!教授怒贊“怪物”的中國21歲博士在《自然》上連發(fā)兩篇“石墨烯”論文,!
來源:瞭望智庫(lD:zhczyj)
2018年3月5日,國際頂尖期刊《自然》以背靠背的長文形式,,在網站刊登了麻省理工學院Jarillo-Herrero教授課題組石墨烯超導的重大發(fā)現,。此外,網站還專門配上了賓夕法尼亞大學教授Eugene J,。 Mele對這一重大突破的評述,。
特別值得關注的是,這兩篇重磅論文的第一作者都是來自中國的21歲博士生曹原,。
曹原,,本科畢業(yè)于著名的中科大少年班,后赴美在麻省理工學院讀博士生,,現在,,他又多了一重身份,那就是——在《自然》上以第一作者身份發(fā)表論文的最年輕中國學者,。
今天,,小編就帶你來了解一下這位少年英才的開掛人生,以及他做的研究有多厲害,!
1
能在《自然》上發(fā)論文,,到底有多厲害,?
《自然》(Nature)
與《科學》(Science)、《細胞》(Cell)并稱
世界三大頂級科學期刊,。
其中,,《自然》與《科學》
以報道科學世界中的重大發(fā)現、重要突破為使命,,
是綜合性期刊,,
《細胞》則注重生命科學研究領域,
曾刊登過許多重大生命科學研究進展,。
能夠在三大期刊上發(fā)文,,
是無數科學家孜孜以求的目標,
也是評選諾貝爾獎,、競選院士,、
展示大學和科研機構研究實力的重要依據。
世界三大頂級科學期刊
不過,,
單是《自然》高達90%的斃稿率,,
就足以讓人望而生畏。
從全球范圍內來看,,
有能力在三大期刊發(fā)表文章的,,
要么是世界頂級實驗室,
要么是世界頂級團隊,,
要么兩者兼具,。
這些頂級隊伍的專家教授,
一邊爭分奪秒地做實驗,,
一邊密切盯著競爭對手的動向,,
打開電腦第一件事就是,
看三大期刊發(fā)表了哪些相關領域的論文,,
如果沒有新的,,就可以松口氣,
如果別人發(fā)表出來相關成果,,
自己的研究差不多就前功盡棄了,!
曾在《科學》發(fā)表論文、
后被普林斯頓大學聘為終身教授的顏寧,,
有一句話叫“向死而生”,,
描述的就是這種狀況。
雖然近年來中國的科研實力突飛猛進,,
在三大雜志上的發(fā)文數量也有所增加,,
但對大多數專家學者而言,
在《自然》上發(fā)文章依然高不可攀,。
每年在《自然》上的發(fā)表數量也不超過20篇,。
庫叔有位博士朋友更是直言:
一位學者如果在《自然》上發(fā)表一篇論文,,
就可以在國內任何大學找到教職;
發(fā)表兩篇,,
就有資格入選“青年千人計劃”,,
或者在“211”、“985”大學獲得正教授職位,。
這絲毫不夸張,。
作為我國結構生物學領軍人物的施一公,
第一次在《自然》上發(fā)表論文
是在1999年,,當時他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,,
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,
究竟講了什么內容,?
原來,,
曹原及其團隊發(fā)現,
將兩層石墨烯疊加在一起,,
當轉角接近魔角(Magic angle)即1.1°,、
同時溫度環(huán)境達到1.7K(-271℃)時,
它們會表現出非常規(guī)超導電性,,
其屬性與銅氧化物(其結構往往難以調整)的高溫超導性類似,。
雙層石墨烯系統(tǒng)中旋轉的效應
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電性,。
1911年,,荷蘭物理學家海克·卡末林·昂內斯等人發(fā)現
當汞被冷卻至接近0K(-273℃)時,,
電子可以通行無“阻”,。
他們將這個“零電阻狀態(tài)”稱為“超導電性”,。
具有超導電性的材料有很強的應用價值,
因為,,
一般材料在導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,,
經濟效益越大。
超導體的出現,,
使傳輸過程中的能量損耗幾乎為零,。
不過,
目前絕大多數超導體僅在接近0K(-273℃)溫度下工作,,
維持低溫使超導體的應用成本顯著提升,。
如果材料能在室溫下實現超導,
就能避開昂貴的冷卻費,,
徹底改變能量傳輸,、醫(yī)療掃描儀和運輸等相關領域的現狀。
既然室溫超導效益這么好,,
那找到合適的材料不就行了嗎,?
沒這么簡單,
目前,,材料達到超導狀態(tài)的最高溫度約為133K(-140oC),,
這種材料就是銅氧化物,
于20世紀80年代被發(fā)現,。
30多年來,,
在尋找室溫超導體的路上,
銅氧化物一直是物理學家關注的焦點,。
銅氧化合物高溫超導體的電子態(tài)相圖和典型晶體結構
但是,,上文也提到了
銅氧化物的結構往往難以調整,
所以,,很難通過實驗發(fā)現其實現超導的機制,。
曹原及其團隊的貢獻就是,
在描述雙層石墨烯的電子密度與溫度關系時,,
發(fā)現了與銅氧化物超導體相似的結果,。
這為物理學家發(fā)現銅氧化物超導機制
提供了一個前所未有的體系,
也為尋找室溫下的超導材料提供了思路,。
研究的另一亮點在于,,
僅用純碳基的石墨烯來實現超導相,
也是人們期待已久的,。
因為石墨烯有各種奇特的性質,,
比如高電導率,、透光率、機械強度,、穩(wěn)定性等等,,
都已不同程度地得到了應用,
唯獨超導性質遲遲未能實現,。
有網友就此評價:
《自然》應該為能刊發(fā)曹原團隊的文章而感到榮幸,。
3
傳奇少年班,40年輸出人才無數
曹原取得如此卓越的成就,,
得益于麻省理工學院的超強團隊,,
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]
中國科學技術大學少年班最早由
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,,
中國各行各業(yè)百廢待興,,
科技人才嚴重斷檔,
于是通過周總理向毛主席建議:
“從全國選拔很少數,,
約十三四歲左右的,、有培養(yǎng)條件的少年,
到大學去培訓”,,
培養(yǎng)一支“少而精的基礎科學工作隊伍”,。
旨于從少年人才入手,
使全國各類人才培養(yǎng)步入正軌,。
李政道
1978年3月8日,
中國科學技術大學創(chuàng)建了少年班,,
主要招收尚未完成常規(guī)中學教育
但成績優(yōu)異的青少年接受大學教育,。
其目的是探索中國優(yōu)秀人才培養(yǎng)的規(guī)律,
培養(yǎng)在科學技術等領域出類拔萃的優(yōu)秀人才,,
推動中國科技,、教育和經濟建設事業(yè)的發(fā)展。
40年間,,
中科大少年班輸出的卓越人才不勝枚舉,,
遍布社會各界。
首屆78級張亞勤,,
曾任微軟副總裁,,
現任百度總裁;
81級駱利群,,
38歲時出任美國斯坦福大學正教授,,
2012年當選美國科學院院士,;
82級盧征天,
旅美時獲美國青年科學家總統(tǒng)獎,,
現任中國科大“千人計劃”教授,;
85級杜江峰,
現為中科院院士,,
并任中國科大物理學院執(zhí)行院長,、教授;
87級莊小威,,
34歲成為哈佛大學化學與化學生物系,、物理系雙聘正教授,
是當時美國科學院最年輕的華人院士,,
曾獲美國跨領域最高獎項之一麥克阿瑟天才獎,,
現為中國科學院外籍院士;
96級尹希
未滿32歲晉升為哈佛大學正教授,,
打破華人記錄,;
98級陳宇翱,
80后的中國科大教授,,
曾獲歐洲物理學會“菲涅爾獎”,;
……
張亞勤(左)、莊小威(右)
根據中科大的統(tǒng)計,,
截至2016年,,
少年班共有超過3400名本科生畢業(yè),
約90%考取國內外研究生,。
畢業(yè)10年后的學生中,,
有超過200人成為國內外名校和科研機構教授,
另有55%投身于企業(yè)界,、
19%活躍于金融界,,
在世界500強任職者達到35%。
4
英雄出少年,,中科大的傳奇人物,!
畢業(yè)于中科大少年班的曹原,
延續(xù)著師哥師姐們的優(yōu)秀,,
也扛起了中科大的榮耀,。
曹原出生于1996年,
20出頭的年紀,,
目前在麻省理工學院讀博士三年級,。
他從小就是大人口中“別人家的孩子”:
初一只讀了一個月,
初二讀了三個多月,
初三還沒待夠半年就參加了中考,,
并順利考上了深圳耀華實驗學校,。
耀華實驗學校以“超常教育”聞名,
主管該項目的是副校長朱源,,
曾任教中國科大少年班20多年,。
曹原對化學和物理非常感興趣,
做化學實驗所需的硝酸銀很貴,,
也很難買到,,
他就買來了硝酸,
把媽媽的銀鐲子放了進去,,
人工“合成”了硝酸銀,。
高中學業(yè)十分繁忙,
他放學回家就10點了,,
但依舊要花1個多小時的時間
搗鼓各種化學試劑,。
2010年,14歲的曹原以高考理科669分的成績
考入中科大少年班學院,,
并入選 “嚴濟慈物理英才班”,。
[注:“嚴濟慈物理英才班”由中科大與中科院物理所合辦,
目標是培養(yǎng)未來活躍在物理及相關研究領域的領軍人物,。]
天才代出的中科大少年班競爭激烈,,
曹原在其中卻如魚得水。
有同校的知乎網友回憶,,
經常在各大教授的辦公室看到
胸前掛著鑰匙的曹原一臉認真地請教問題,。
中科大教計算物理課的丁澤軍教授,
因教學嚴謹,、苛刻,,
讓許多學生“聞風喪膽”,
人稱“丁老怪”,。
但這位“丁老怪”卻對曹原贊賞有加,,
他曾表示曹原是“很聰明的家伙”,
本科時僅用一個寒假的時間,,
就完成并發(fā)表了計算機物理課程中相關研究成果的文章,
“真的是怪物??!”
現在,丁教授每年上計算機物理課緒論時,,
都會提到曹原,。
中國科大物理學院曾長淦教授也證實——
“這是在我實驗室混過的娃?!?/p>
“(本科)在我們實驗室
還發(fā)了一篇PRB(物理學術期刊)理論文章,。
當時就覺得他太厲害了,。”
“他是如此的令人放心:
只要把題目交給他就行,,
他一定能做出來,!”
除了發(fā)表論文這一愛好,
曹原還喜歡攝像,、天文,,
經常在朋友圈發(fā)天文觀測的照片。
當然,,曹原開掛的人生遠不止這些,,
2012年,他被選為首批交流生赴密歇根大學學習,;
2013年6月,,被牛津大學選中,
受邀做兩個月的科研實踐,;
2014年,,獲得中科大本科生最高榮譽獎
——郭沫若獎學金,
不久,,
他在牛津大學實踐時的導師陳宇林教授
推薦其前往麻省理工學院深造,,
目前,曹原在電氣工程與計算機科學系攻讀博士,,
師從物理學家Pablo Jarillo-Herrero,,
也就是開頭提到的兩篇論文的通訊作者,
即項目總負責人,。
一位與曹原熟悉的少年班學霸表示:
我們都覺得他可能成為下一個莊小威,,
這一點都不過分。
因為他實在是太強了,,
以前在科大就是傳說級的人物,。
網友們對曹原的評價也非常高。
現在,,
曹原并沒有停下他的腳步,,
又投入到了新一輪的實驗與學習中。
未來,,
中國更多的少年英才,,
將繼續(xù)書寫自己的輝煌,
并為祖國的繁榮做注腳,。
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