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قديم 2020-05-08, 12:04 PM   رقم المشاركة :1
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matthew is on a distinguished road
المنتدى : 零散的中国新闻
Icon (19) “海啸级”后浪一天两登《Nature》,还都是一作!95后天才少年引热议


后浪来了,还是海啸级的。


“海啸级”后浪一天两登《Nature》,还都是一作!95后天才少年引热议 20200508_130454_614.

5月6日,在最新一期的《Nature》上,96年出生的“天才少年”曹原与其博导Pablo Jarillo-Herrero背靠背连发两篇Nature文章,介绍了在魔角石墨烯中取得的系列新进展。


其中一篇,曹原是第一作者兼共同通讯作者,另一篇曹原为共同第一作者。一般来说, 讯作者会由教授等课题组长担任,第一篇论文中曹原可以担任通讯作者,也说明了他 论文的主要创意贡献者。

科研圈的人对曹原这个名字一定不陌生,1996年出生的曹原在2010年考入中国科学技术大 少年班,并入选严济慈物理英才班。在校期间表现优异,2014年获中国科大毕业生最高 誉郭沫若奖学金,之后赴美国MIT攻读博士学位。

值得一提的是,这不是这位95后少年第一次在《Nature》杂志同期刊发两文,2018年3月5日 曹原在《Nature》杂志上连发两文报道石墨烯超导的重大发现,这位当时年仅22岁的博士 第一次以第一作者的身份登上了《Nature》杂志。

也是因为这一重要发现,曹原获评Nature 2018年度十大人物之一,并居榜单首位,轰动一时。

时隔近两年,被称为石墨烯驾驭者、让原子厚度碳片层成为超导体的博士研究生携两篇 文归来,再次双发《Nature》,也昭示了魔角石墨烯研究的重大进展。

能让Nature两篇连发的研究本身究竟有何魅力,在石墨烯领域得到了怎样的研究结果,和 摘菌一起来看看。

一己之力破解超导研究百年难题,两次双发《Nature》

要理解一系列研究,还要先从超导体的发展史讲起。

早在1911年,人类第一次发现超导体的存在,荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes发现将汞冷却到-269℃时,电阻就会降为零,能源的消耗也将降到最低。

此后,科学家们不断发现新的超导体,但遗憾的是,始终没有一种超导体真正实用。在 一领域上,物理学家们仿佛陷入了瓶颈期。

时隔一百年,超导的研究终于有了重大突破!而突破了这个众多物理学家都钻研不出的 题的正是当时年仅22岁的曹原!

2017年8月,曹原和他的团队发现,原来石墨烯就可以实现超导,只需将两层石墨烯旋转 特定的角度(1.1°)再进行叠加,就可以实现零电阻传导,即刻显现超导特性。

有博后@cheby chev用cpu解释曹原团队这一研究的突破性,“相当于揭示了我可以把一张白纸揉吧揉吧就 能变成一个CPU”。

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实至名归。据我这几年的观察,基础学科很久没有出现过单个工作产生如此大影响力的 件了。之前的nature人物多是成名的大师,在一个充分竞争的领域耕耘很多年,但这次 个工作实在属于平地惊雷,出乎所有人意料。打一个不一定恰当的比方,这个工作相当 于揭示了我可以把一张白纸揉吧揉吧就能变成一个CPU。按内行人的话说,强关联超导或 大家常说的高温超导可以说是当今凝聚态物理皇冠上的明珠。它的解决似乎能对其它 方面有巨大应用价值,而又包含了各个方面的问题。而石墨烯又几乎是可以轻松制备的 材料里最简单可控,大家理解最清楚的。把这两个极端联系起来,用的只是一个1.08度的 转角。可以封神了。

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曹原也因为这一研究突破,成为了《自然》杂志发布的2018年度影响世界的十大科学人物 之一。石墨烯的"魔角"也登上了当时《自然》杂志的十大人物特刊的封面图。

曹原的“石墨烯的驾驭者”这一称号,也由此得来。

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再来聊聊“石墨烯”这种神奇的材料。

首先,作为一种电催化剂,石墨烯可以通过掺杂一种或者多种元素来提升电催化作用, 种材料也因此受到学术界热捧。

关于这次曹原新发的两篇论文,总的来说都是对之前魔角的延展探索。

根据知乎匿名用户的回答,曹原的第一篇论文主要回答了“两个双层石墨烯在扭转之后 产生什么样新奇的物态”的问题。

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曹原团队通过对扭转角的控制,将魔角特性推广到其他二维研究体系,以调谐和控制电 —电子相互作用的强度,实现相似的物理行为。研究结果将为探索多平带双扭超晶格 扭角和电场控制的相关物质相提供理论依据。

根据匿名用户的知乎回答:


本文的重中之重就是图3,给出了半占据态是自旋极化的证据。方法是分别加面外和面内 磁场,abc中我们看到,加面外磁场这些绝缘态有一个很大的偏离,并出现了nu = 3的态(b中有很多线状的和震荡的特征,有点意思),加面内磁场则移动不大,也出现了nu= 3的态。这三个图其实非常干净,这样的绝缘态的测量确实非常难测稳,还要注意居里热 。调整电场并测变磁场,在面外磁场达到5T时发生了一个类似相变的信号。f,g综合了响 的变温信号,更清楚的给了相变和拟合出来的g=1.5因子(面内),g=3.5面外,面内g值非常 近自旋贡献g=2的理论值(用excitation gap拟合出来较小很正常)。结合理论,一个比较好的解释是这是一个自旋极化的态。

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在另一篇Nature论文中,曹原等人致力于研究扭曲角的分布信息。他们以六方氮化硼(hBN 封装的MATBG为研究对象,通过使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置(SQUID-on-tip)获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像,并绘制了局部θ变化图。这项研究为 关物理现象的实现和应用提供了指导。

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“这才是应该上科学热榜的问题”


事件一出,迅速引爆了知乎,相关话题登上知乎热榜,目前已有接近两百万的浏览量。

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同为物理学博士在读的知乎答主@Genoa表示,“这才是应该上科学热榜的问题”“这才是 墨烯领域应该有的paper”。

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由于专业方向不同(感谢祖师爷没让我和这位天才撞车),不好深入讨论相关的东西,不 两年前和同学们讨论曹原第一次连发nature的时候,大家都已经做好了心理准备:这绝对 只是个开始,魔角石墨烯绝对能给这个领域带来非常多的新思路,这才是石墨烯领域应 有的paper,而不是随便掺个什么玩意儿测一遍物化性质然后水一篇文章。最可怕的事就 是比你聪明的人还比你更努力,曹原大佬不仅做到了,而且还实现的非常快。除了佩服 真的找不到其他合适的词汇了。

不止研究结果强悍,同出身中国科学技术大学的理学博士、知乎用户@全球变冷 也对于曹原的研究方法和应用价值十分肯定,评价道,“关键科学问题提炼准确,具有 强的工程应用价值”。

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本科同学,专业不同。扫了一遍摘要,凭我浅薄的科研经验,上次的两篇相当于发现了 球可能变暖这个科学问题,这次相当于发现海洋并不一定变暖,有其他特征。评价: 键科学问题提炼准确,具有较强的工程应用价值。

后浪里的“海啸”浪,95后少年的开挂之路

1996年出生于四川成都的曹原,从小就聪明伶俐,可以说是被老师们从小夸到大。

2007年,曹原来到了深圳读书,用了三年的时间就读完了小学六年级,以及初中和高中的 课程。

2010年,14岁的他就参加了高考,理科总分669,考入了中国科学技术大学少年班。文摘菌 默想了一下自己14岁的时候在干啥...这人和人的差距咋就那么大...

进入少年班后,依然继续开挂,别人一年才能完成的项目,曹原一个寒假就整完了。

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上了大学之后,本科期间就在Journal of Magnetism and Magnetic Materials和Physical Review B发表两篇第一作者文章。教授们对他也是赞赏有加,曾长淦教授就曾评价曹原:“在我 们实验室还发了一篇PRB理论文章呢,当时就觉得他太厉害了。”

大学期间,他作为交换生去了美国密歇根大学与牛津大学。2014年,曹原前往麻省理工学 院进行深造。曹原曾被麻省理工学院的物理学研究生项目拒绝,最终通过电气工程系进 了Jarillo-Herrero课题组,继续从事物理学研究。

再然后,22岁的他就登上了《Nature》杂志年度十大科学家之首,这也是该杂志创刊149年 史上年龄最小的入榜者。同时曹原也是以“第一作者”身份在《Nature》上发表论文的最 年轻的中国学者。

在2018年接受《中国日报》海外版采访时曹原曾表示,不觉得自己比普通大学生优越,“ 毕竟,我们都是人,有缺点,有情绪”。

文摘菌写稿过程中也看了看这位少年的知乎首页,自称“观星技术宅”的他不仅关注学 问题,也关注coser和八卦,看来是学习娱乐都没落下。

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也正是这一一个有情绪又有冲劲儿的“后浪”少年,被《Nature》评论为“开创了一个全 研究领域的杰出科学家”。

如今,数百位世界级学者正在试图拓展他的科研成果。一旦成果落地,将为世界能源行 节省数千亿美元的资金。





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