《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现,值得关注的是,本次两篇Nature论文的第一作者、麻省理工学院博士生曹原来自中国。2018年12月18日,曹原登上《自然》年度科学人物榜首。曹原,男,1996年出生,籍贯是四川成都,美国麻省理工学院博士生。在《自然》上以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。 首先声明一点,曹原发现的并不是常温超导现象,另外说明一下,如果现在有谁发现了常温超导现象的话,那么他一定可以得到诺贝尔物理学奖。这本来是去年的事,不知从何时起又被炒起来了,曹原是中国人,1996年出生的他现在正在麻省理工攻读博士学位,前一段时间他发现了石墨烯特殊超导现象,并且以第一作者的身份在世界顶
曹原的研究工作2018年3月5日这天,《自然》用连刊两文的形式报道了石墨烯超导的重大发现,而第一作者均为曹原。不仅如此,杂志还专门为曹原团队的这两篇文章配了评述性文章。能够让见多识广的《自然》如此重视,足见曹原团队的这个重大发现有多么的震撼!在此之前的2017年8月,曹原和他团队发现了让石墨烯实现超导的方法。简单的说,只要将两层石墨烯,旋转到特定的“魔法角度”(1.1°)叠加时,它们就可以在零阻力的情况下传导电子,即刻显现超导特性!这一发现让所有为“低成本超导体”奋斗的科学家们兴奋不已:相比铜氧化物,石墨烯这种材料比较简单,且科学家已经对石墨烯研究得算比较透彻,所以,利用石墨烯来研究非常规超导现象,可以有效加快科学家实现室温超导的步伐。无疑,22岁的中国少年曹原,为延续了百余年并聚集了数代物理学家心血的超导研究带来了新思路!哥伦比亚大学物理学家CoryDean就表示:“我们接下来可以做的事情太多了,眼前的机会巨大。”如此颠覆性的研究成果,《自然》杂志自然不会错过!在发布2018年影响世界的十大科学人物时,《自然》杂志将曹原放在榜单的第一位,也凸显了这个研究的价值和意义。
曹原博士毕业后,回到祖国,加入了华为,持续研究石墨烯在电子能源行业的落地使用。
2018底,华为公布*Mate20手机*使用石墨烯散热系统,在业界引起很大的反响,而这背后,就与曹原的研究密不可分。曹原选择回国效力,不仅推动了石墨烯的商业进度,也令华为的石墨烯技术得到突破性的提升。
主要成就
2018年3月5日,《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现。值得关注的是,本次两篇Nature论文的第一作者、麻省理工学院博士生曹原来自中国。
2020年5月6日,曹原再次背靠背连发两篇Nature,在魔角石墨烯取得系列新进展。其中一篇Nature,曹原是第一作者兼共同通讯作者;另一篇Nature,曹原为共同第一作者。
2021年2月1日,曹原又发《Nature》,这是他发在这家全球*学术期刊上的第5篇论文。
年仅22岁的物理学家曹原协助发现了让石墨烯实现零电阻导电的方法,该研究成果开创了物理学一个全新的研究领域,有望最终实现能源利用率与能源运输效率的提高。
而石墨烯是未来革命性的一种新型材料,石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面,涵盖了众多的高新领域,而石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值,在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。
可以说,曹原发现了石墨烯实现零电阻的方法,开创了物理学中的又一个全新的研究领域,这对于未来高端装备制造等的研发和应用,有更优异的性能。
从这可看出,科学界对于超导的研究,有着非比寻常的在意。
你们知道么,不仅超导在石墨烯方面的研究具有重大的作用,甚至在其他材料,超导的研究都起着非常重要的作用。
可以说,超导研究在凝聚态物理领域甚至在整个物理学界中,都扮演着不可忽视的重要角色。
为何说重要呢,先来看看超导所带来的贡献和荣誉吧。
从1911 年卡末林·昂尼斯发现第一个金属汞超导体以来,超导的研究历程跨越了一个多世纪,带来过无数惊喜的发现,为物理学的发展做出了重要的贡献。以诺贝尔物理学奖为例,目前共有200 余位科学家获得了该奖,其中凝聚态物理领域的约有60位左右,有10 名科学家是直接因为超导研究而获此殊荣,当然,期间还有很多的传奇人物,他们无一都是在超导方面有巨大的研究成果。
从诺贝尔获得奖和一些传奇的事例,可看出,超导的魅力是如此神奇,百余年来长盛不衰,结出了累累硕果。而在未来超导领域,必将还会持续涌现更多的诺贝尔奖,如发现常压室温超导体和建立高温超导微观理论就是学界公认的“诺奖级”工作,而诸如铁基超导、重费米子超导和有机超导等各种非常规超导材料的发现者也被寄予厚望。
而超导的现象,也并非是某些特定材料才会发生的,可以说超导现象广泛存在于各材料中。
据不完全统计,目前为止人类发现的无机化合物大约有15 万种,其中属于超导体的约有2 万多种。可见,超导现象是普遍存在于各类材料之中的,包括金属单质、合金、金属间化合物、过渡金属与非金属化合物、有机材料、纳米材料等多种形态。
而在科学界中,有一个广泛认同的信念——只要温度足够低或者压力足够大等特定条件下,任何材料都可以成为超导体。
特别是近年来,随着科学技术的发展,在超导材料探索方面,也出现了多种新颖的手段,如超高温高压合成、微纳米加工、固态/液态离子调控、化学离子交换/注入、电子浓度门电压调控等,超导材料的覆盖面,正在迅速扩展。
探索新材料过程更是采用了广积粮、高通量、面撒网的方式,结合大数据、机器学习和人工智能的应用,在“材料基因工程”和“原子制造工厂”等新概念模式下,人们正在加速超导材料的探索过程,越来越多千奇百怪的超导体,将在未来出现在我们面前。
为何科学界会如此热衷于研究超导呢,超导到底有何魅力所在?
如今,我们是处于一个电子世界的时代,可以说生活离不开电子产品,如手机,电脑,交通工具等等,而半导体芯片,便是这些电子产品的核心部件之一,可以说,半导体芯片给我们的生活带来了很大的影响,它不仅在材料加工、能耗、弱电等方面起着重大的作用,还极大的提高了各种设备的应用技术等。
然而,相对半导体而言,超导材料的应用十分滞后,可以说,在半导体芯片统治了我们如今电子世界的时候,我们从未见到过一件“超导电子产品”。
并不是说我们不知道超导它所带来的巨大优越作用,而是因为对于一个超导体而言,需要满足临界温度、临界磁场和临界电流密度均非常之高的前提下,才能适用于大电流、强磁场、无损耗的超导强电应用,同时材料本身的微观缺陷、力学性能、机械加工能力等也极大影响了产品化的进程。
而已有的超导材料,各自都有它的应用局限,所以,在超导方面的应用,目前大部分还只是处于研究实验中,并不能广泛的运用于现实。
当然,也并不是说就没有超导的应用,超导应用目前最成功的是超导磁体和超导微波器件等,也是极为有限。医院里的核磁共振成像大都采用超导磁体,其磁场一直存在线圈中,所以进入检测室需要摘除所有金属物件。
基础科学研究采用的稳恒强磁场、大型加速器磁体、高能粒子探测器以及工业中采用的磁力选矿和污水处理等,也利用了场强高的超导磁体。发展更高分辨率的核磁共振、磁约束的人工可控核聚变、超级粒子对撞机等,都必须依赖强度更高的超导磁体,也是未来技术的可能突破口。超导微波器件在一些军事和民用领域都已经走向成熟甚至是商业化了,为信息爆炸的今天提供了非常有效的通讯保障。
当然,超导的应用也不仅仅只有这些,超导在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。
可以想象一下,若是超导可控核聚变发动机的成功研制,或许可以为未来的超级宇宙飞船提供源源不断的动力,帮助人类在太空中持续飞行数百年,探索太空中的奥秘,去寻找下一个合适的家园……
曹原回国后在哪工作,无从得知。
曹原,男,1996年出生,四川成都人。
2018年3月5日,《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现。值得关注的是,本次两篇Nature论文的第一作者、麻省理工学院博士生曹原来自中国。
这名中科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生发现:当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度,就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界,直接开辟了凝聚态物理的一块新领域。有无数学者试图重复、拓展他的研究。
2021年2月1日,曹原又发《Nature》,这是他发在这家全球*学术期刊上的第5篇论文。
人物评价:
曹原很聪明,14岁就上大学,中学也跳了很多级,还是很厉害的。在我平常跟他接触中,他也是很聪明的。布置的任务,他能在完成的基础上更往前推进。如果布置到五分,他能够完成到六到七分,做得更多一点。这就是他超出其他同学的部分。
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