自古英雄出少年，22歲中國小哥哥入選Nature十大人物

整理 | 琥珀

出品 | AI科技大本營

作為國際頂尖的科學雜誌之一，《自然》雜誌（Nature）創辦於 1869 年，聚焦科學界歷年的重大發現、突破、以及科研成果。

根據 2018 年公布的資料顯示，《自然》在 2017 年的最新影響因子為41.577。就這個數字來看，儘管無法與神刊 CA 相媲美，但也一直是非常有影響力的期刊，包括很多科研機構都會選擇將重要的科研成果投向《自然》雜誌。

2018 年 3 月 5 日，《自然》以背靠背的長文形式，連續刊登兩篇文章，介紹了麻省理工學院有關「墨烯超導」的重要發現，並配以第三篇文章作為評述前述成果。

一時間，這項研究成果引起了物理界的轟動。據了解，尋找低成本超導材料的問題已經困擾了物理學界近一百多年，而「墨烯超導」這項研究成果為超導研究帶來了全新思路。

▌自古「英雄」出少年

據了解，這篇論文的第一作者就是來自中國的現年僅 22 歲的博士研究生——曹原。

公開資料顯示，曹原生於 1996 年，籍貫四川成都。2007 年，曹原到深圳耀華實驗學校讀書，當時的學校副校長朱源正是中國科學技術大學少年班的創辦人之一。

2010 年，14 歲的曹原用三年時間讀完小學六年級、初中、高中的課程，以理科 669 分的高考總分考入中國科學技術大學少年班，併入選「嚴濟慈物理英才班」。

2012 年，他作為中科大首批交流生，被派去美國密歇根大學。

2013 年，他獲得中科大「頂級海外交流獎學金」，同時被牛津大學選中，受邀做兩個月的科研實踐。

2014 年，曹原榮獲中國科技大學的郭沫若獎學金。

據當時中科大物理學院教授曾長淦回憶：

「我實驗室出了很多位郭沫若獎，但曹原在其中還是顯得卓爾不群，非常特別。我們的研究以實驗為主，但曹原發的卻是理論文章。雖然在實驗選題、方向與寫作上我可給他指導，但在技術細節上無法手把手教他。曹原是如此令人放心：只要把題目交給他就行，他一定能做出來！聰明人很多，曹原卻還主動。計算遇到困難，他永遠會想嘗試其他的軟體方法……」

隨後，在牛津大學實踐時的導師陳宇林教授，推薦曹原前往麻省理工深造攻讀電氣工程與計算機科學系博士學位。

2014 年，曹原加入了 Pablo Jarillo-Herrero 在麻省理工的研究團隊。四年的學習中，曹原所在團隊就一直試圖攻克石墨烯的超導性問題。

2017 年 8 月，他的團隊理論上發現了：只要將兩層石墨烯旋轉到特定的「魔法角度」（1.1°）疊加時，它們就可以在零阻力的情況下傳導電子，即刻顯現超導特性。但，真正實現 1.1°疊加操作，並非易事。

直到 2018 年 3 月 5 日，曹原成功實現並公布了石墨烯的「超導電實驗」結果。

曾長淦表示，全球各大高校已經在用博士後，甚至是教職崗位來吸引他，「他的名字在國內凝聚態物理學界無人不曉。」學校很希望他能回來，但曾長淦認為曹原目前應該待在美國，「那裡更容易看到星星。」

▌講講這項研究的重要性

資料顯示，

1911 年，荷蘭物理學家，海克·卡末林·昂內斯發現，當汞被冷卻至接近 0K（-273℃）時，電子可以通行無「阻」，從而將能源損耗降到最低，這個「零電阻狀態」被稱為「超導電性」，這也是人類第一次發現超導體的存在，昂內斯因此獲得了諾貝爾獎。

但超導體要在接近絕對零度（-273℃）的環境下，才能顯現其近乎 0 損耗輸電的能力，而這其中的材料，冷卻成本卻高得讓人絕望。

之後，全世界的科學家們，都在尋找這種「低成本超導材料」。諾貝爾獎獲得者 Robert B. Laughlin 說：物理學家們已經在黑暗（超導研究）中，徘徊了 30 年......

曹原表示：「我們已經預料到這將會整個領域帶來重大影響。」但是更好的消息還在後面：只要稍微調整下電場，扭曲的雙層石墨烯就能成為一個超導體，讓電子實現零電阻流動 。他們在第二個樣本中觀察到了同樣的現象，最終確認了自己親眼所見的事實。

曹原先將單層石墨烯撕裂，組成方向相同的雙層石墨烯，並在此基礎上進行微調校準。他還通過調整低溫系統，達到了能讓超導態更為顯著的溫度。

通過簡單的旋轉就能讓原子厚度的碳材料產生複雜的電子態，這一研究成果讓物理學家爭相對其它扭曲二維材料的奇異行為進行實驗。

一些物理學家甚至希望石墨烯能夠解釋複雜材料為何會在更高的溫度下成為超導體。哥倫比亞大學物理學家 Cory Dean 表示，「我們接下來可以做的事情太多了，眼前的機會巨大。」

▌入選《自然》雜誌十大人物：

據了解，近日《自然》2018 年度十大科學人物的名單均已出爐，其中位居榜首的正是這位少年天才曹原。

《自然》特寫板塊主編 Rich Monastersky 表示：「本年度十大人物的故事涵蓋了今年最重要的科學事件，從發現超導態到飽受批評的人類基因編輯。」

值得一提的是，上月喧囂塵上的「基因編輯嬰兒」事件讓來自中國的研究者賀建奎備受眾人指責。基因編輯技術，無論是用在人類醫學、動植物育種還是藥物篩選領域，都存在技術與倫理道德層面的雙重考驗。

《自然》雜誌也評價他為：「CRISPR 妄為者」。

剩下八位 Nature 年度人物入選人名單依次是：

Viviane Slon 古遺傳學家

在對大約 9 萬年前的古人類化石進行 DNA 測序時，她發現遺該骸竟是來自於兩個已經滅絕人種的結合。這項研究揭示了第一個已知的人類混血兒遺骸。

Jess Wade 物理學家

她為包括女科學家在內的「弱勢」群體撰寫了約 400 篇維基百科條目，通過演講為女性科學家發聲，李利用社交媒體還擊不當言論，她希望打破性別歧視，爭取科學界男女平權。

Valerie Masson Delmotte 氣候研究員

參與制定並總結髮表了政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的特別報告。她針對氣候變化提出警告：十多年後，地球平均氣溫將比 19 世紀中葉上升 1.5 攝氏度。

Anthony Brown 天文學家

領導 400 人研究團隊，今年 4 月發布了飛船監測的第一組重要數據，天文學家可利用這些數據繪製銀河系的三維分布圖，從而幫助他們認識銀河系的演化。

楊美盈 馬來西亞科學環境部長

作為新任能源、科學、計劃、環境和氣候變化部長，她致力於減少一次性塑料的使用。

Barbara Rae-Venter 基因系譜學者

利用公共基因組數據破解了 40 多年前的懸案，目前她已經為 70 多個案子提供了基因譜系方面的技術支持。

Robert-Jan Smits

發起了全球令人關注的「S 計劃」，經過他的推動，目前 16 家資助機構簽署協議：要求到 2020 年，其資助的研究論文一經發表就應免費開放，中國對「S 計劃」也表示積極支持。

Makoto Yoshikawa 天文學家

日本宇宙航空研究開發機構發起的「隼鳥 2 號」（Hayabusa 2）小行星探測計劃。將於 2020 年將採集到的岩石樣本送回地球。

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