“海嘯級”后浪一天兩登《Nature》，還都是一作！95后天才少年引熱議

后浪來了，還是海嘯級的。

5月6日，在最新一期的上，96年出生的“天才少年”曹原與其博導(dǎo)Pablo Jarillo-Herrero背靠背連發(fā)兩篇Nature文章，介紹了在魔角石墨烯中取得的系列新進展。

其中一篇，曹原是第一作者兼共同通訊作者，另一篇曹原為共同第一作者。一般來說，通訊作者會由教授等課題組長擔(dān)任，第一篇論文中曹原可以擔(dān)任通訊作者，也說明了他是論文的主要創(chuàng)意貢獻者。

科研圈的人對曹原這個名字一定不陌生，1996年出生的曹原在2010年考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班，并入選嚴(yán)濟慈物理英才班。在校期間表現(xiàn)優(yōu)異，2014年獲中國科大畢業(yè)生最高榮譽郭沫若獎學(xué)金，之后赴美國MIT攻讀博士學(xué)位。

值得一提的是，這不是這位95后少年第一次在雜志同期刊發(fā)兩文，2018年3月5日，曹原在雜志上連發(fā)兩文報道石墨烯超導(dǎo)的重大發(fā)現(xiàn)，這位當(dāng)時年僅22歲的博士生第一次以第一作者的身份登上了雜志。

也是因為這一重要發(fā)現(xiàn)，曹原獲評Nature 2018年度十大人物之一，并居榜單首位，轟動一時。

時隔近兩年，被稱為石墨烯駕馭者、讓原子厚度碳片層成為超導(dǎo)體的博士研究生攜兩篇論文歸來，再次雙發(fā)，也昭示了魔角石墨烯研究的重大進展。

能讓Nature兩篇連發(fā)的研究本身究竟有何魅力，在石墨烯領(lǐng)域得到了怎樣的研究結(jié)果，和文摘菌一起來看看。

一己之力破解超導(dǎo)研究百年難題，兩次雙發(fā)

要理解一系列研究，還要先從超導(dǎo)體的發(fā)展史講起。

早在1911年，人類第一次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的存在，荷蘭物理學(xué)家Heike Kamerlingh Onnes發(fā)現(xiàn)將汞冷卻到-269℃時，電阻就會降為零，能源的消耗也將降到最低。

此后，科學(xué)家們不斷發(fā)現(xiàn)新的超導(dǎo)體，但遺憾的是，始終沒有一種超導(dǎo)體真正實用。在這一領(lǐng)域上，物理學(xué)家們仿佛陷入了瓶頸期。

時隔一百年，超導(dǎo)的研究終于有了重大突破！而突破了這個眾多物理學(xué)家都鉆研不出的難題的正是當(dāng)時年僅22歲的曹原！

2017年8月，曹原和他的團隊發(fā)現(xiàn)，原來石墨烯就可以實現(xiàn)超導(dǎo)，只需將兩層石墨烯旋轉(zhuǎn)到特定的角度(1.1°)再進行疊加，就可以實現(xiàn)零電阻傳導(dǎo)，即刻顯現(xiàn)超導(dǎo)特性。

有博后@cheby chev用cpu解釋曹原團隊這一研究的突破性，“相當(dāng)于揭示了我可以把一張白紙揉吧揉吧就能變成一個CPU”。

實至名歸。據(jù)我這幾年的觀察，基礎(chǔ)學(xué)科很久沒有出現(xiàn)過單個工作產(chǎn)生如此大影響力的事件了。之前的nature人物多是成名的大師，在一個充分競爭的領(lǐng)域耕耘很多年，但這次這個工作實在屬于平地驚雷，出乎所有人意料。打一個不一定恰當(dāng)?shù)谋确剑@個工作相當(dāng)于揭示了我可以把一張白紙揉吧揉吧就能變成一個CPU。按內(nèi)行人的話說，強關(guān)聯(lián)超導(dǎo)或者大家常說的高溫超導(dǎo)可以說是當(dāng)今凝聚態(tài)物理皇冠上的明珠。它的解決似乎能對其它各方面有巨大應(yīng)用價值，而又包含了各個方面的問題。而石墨烯又幾乎是可以輕松制備的材料里最簡單可控，大家理解最清楚的。把這兩個極端聯(lián)系起來，用的只是一個1.08度的轉(zhuǎn)角?？梢苑馍窳?。

曹原也因為這一研究突破，成為了雜志發(fā)布的2018年度影響世界的十大科學(xué)人物之一。石墨烯的"魔角"也登上了當(dāng)時雜志的十大人物特刊的封面圖。

曹原的“石墨烯的駕馭者”這一稱號，也由此得來。

再來聊聊“石墨烯”這種神奇的材料。

首先，作為一種電催化劑，石墨烯可以通過摻雜一種或者多種元素來提升電催化作用，這種材料也因此受到學(xué)術(shù)界熱捧。

關(guān)于這次曹原新發(fā)的兩篇論文，總的來說都是對之前魔角的延展探索。

根據(jù)知乎匿名用戶的回答，曹原的第一篇論文主要回答了“兩個雙層石墨烯在扭轉(zhuǎn)之后會產(chǎn)生什么樣新奇的物態(tài)”的問題。

曹原團隊通過對扭轉(zhuǎn)角的控制，將魔角特性推廣到其他二維研究體系，以調(diào)諧和控制電子—電子相互作用的強度，實現(xiàn)相似的物理行為。研究結(jié)果將為探索多平帶雙扭超晶格中扭角和電場控制的相關(guān)物質(zhì)相提供理論依據(jù)。

根據(jù)匿名用戶的知乎回答：

本文的重中之重就是圖3，給出了半占據(jù)態(tài)是自旋極化的證據(jù)。方法是分別加面外和面內(nèi)磁場，abc中我們看到，加面外磁場這些絕緣態(tài)有一個很大的偏離，并出現(xiàn)了nu = 3的態(tài)(b中有很多線狀的和震蕩的特征，有點意思)，加面內(nèi)磁場則移動不大，也出現(xiàn)了nu=3的態(tài)。這三個圖其實非常干凈，這樣的絕緣態(tài)的測量確實非常難測穩(wěn)，還要注意居里熱。調(diào)整電場并測變磁場，在面外磁場達到5T時發(fā)生了一個類似相變的信號。f,g綜合了響應(yīng)的變溫信號，更清楚的給了相變和擬合出來的g=1.5因子(面內(nèi))，g=3.5面外，面內(nèi)g值非常接近自旋貢獻g=2的理論值(用excitation gap擬合出來較小很正常)。結(jié)合理論，一個比較好的解釋是這是一個自旋極化的態(tài)。

在另一篇Nature論文中，曹原等人致力于研究扭曲角的分布信息。他們以六方氮化硼（hBN）封裝的MATBG為研究對象，通過使用納米級針尖掃描超導(dǎo)量子干涉裝置（SQUID-on-tip）獲得處于量子霍爾態(tài)的朗道能級的斷層圖像，并繪制了局部θ變化圖。這項研究為相關(guān)物理現(xiàn)象的實現(xiàn)和應(yīng)用提供了指導(dǎo)。

“這才是應(yīng)該上科學(xué)熱榜的問題”

事件一出，迅速引爆了知乎，相關(guān)話題登上知乎熱榜，目前已有接近兩百萬的瀏覽量。

同為物理學(xué)博士在讀的知乎答主@Genoa表示，“這才是應(yīng)該上科學(xué)熱榜的問題”“這才是石墨烯領(lǐng)域應(yīng)該有的paper”。

由于專業(yè)方向不同(感謝祖師爺沒讓我和這位天才撞車)，不好深入討論相關(guān)的東西，不過兩年前和同學(xué)們討論曹原第一次連發(fā)nature的時候，大家都已經(jīng)做好了心理準(zhǔn)備：這絕對只是個開始，魔角石墨烯絕對能給這個領(lǐng)域帶來非常多的新思路，這才是石墨烯領(lǐng)域應(yīng)該有的paper，而不是隨便摻個什么玩意兒測一遍物化性質(zhì)然后水一篇文章。最可怕的事就是比你聰明的人還比你更努力，曹原大佬不僅做到了，而且還實現(xiàn)的非?？臁３伺宸?，真的找不到其他合適的詞匯了。

不止研究結(jié)果強悍，同出身中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的理學(xué)博士、知乎用戶@全球變冷 也對于曹原的研究方法和應(yīng)用價值十分肯定，評價道，“關(guān)鍵科學(xué)問題提煉準(zhǔn)確，具有較強的工程應(yīng)用價值”。

本科同學(xué)，專業(yè)不同。掃了一遍摘要，憑我淺薄的科研經(jīng)驗，上次的兩篇相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)了全球可能變暖這個科學(xué)問題，這次相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)海洋并不一定變暖，有其他特征。評價：關(guān)鍵科學(xué)問題提煉準(zhǔn)確，具有較強的工程應(yīng)用價值。

后浪里的“海嘯”浪，95后少年的開掛之路

1996年出生于四川成都的曹原，從小就聰明伶俐，可以說是被老師們從小夸到大。

2007年，曹原來到了深圳讀書，用了三年的時間就讀完了小學(xué)六年級，以及初中和高中的課程。

2010年，14歲的他就參加了高考，理科總分669，考入了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班。文摘菌默默想了一下自己14歲的時候在干啥...這人和人的差距咋就那么大...

進入少年班后，依然繼續(xù)開掛，別人一年才能完成的項目，曹原一個寒假就整完了。

上了大學(xué)之后，本科期間就在Journal of Magnetism and Magnetic Materials和Physical Review B發(fā)表兩篇第一作者文章。教授們對他也是贊賞有加，曾長淦教授就曾評價曹原：“在我們實驗室還發(fā)了一篇PRB理論文章呢，當(dāng)時就覺得他太厲害了。”

大學(xué)期間，他作為交換生去了美國密歇根大學(xué)與牛津大學(xué)。2014年，曹原前往麻省理工學(xué)院進行深造。曹原曾被麻省理工學(xué)院的物理學(xué)研究生項目拒絕，最終通過電氣工程系進入了Jarillo-Herrero課題組，繼續(xù)從事物理學(xué)研究。

再然后，22歲的他就登上了雜志年度十大科學(xué)家之首，這也是該雜志創(chuàng)刊149年歷史上年齡最小的入榜者。同時曹原也是以“第一作者”身份在上發(fā)表論文的最年輕的中國學(xué)者。

在2018年接受海外版采訪時曹原曾表示，不覺得自己比普通大學(xué)生優(yōu)越，“畢竟，我們都是人，有缺點，有情緒”。

文摘菌寫稿過程中也看了看這位少年的知乎首頁，自稱“觀星技術(shù)宅”的他不僅關(guān)注學(xué)術(shù)問題，也關(guān)注coser和八卦，看來是學(xué)習(xí)娛樂都沒落下。

也正是這一一個有情緒又有沖勁兒的“后浪”少年，被評論為“開創(chuàng)了一個全新研究領(lǐng)域的杰出科學(xué)家”。

如今，數(shù)百位世界級學(xué)者正在試圖拓展他的科研成果。一旦成果落地，將為世界能源行業(yè)節(jié)省數(shù)千億美元的資金。