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22岁的中国科学天才,让物理学科得到重要突破

  
最近有一件很轰动的事情是:2018年12月18日,国际科学周刊《自然》杂志公布了年度十大人物,榜单囊括了本年度最重要的科学发现,其中名单还包括中国天才曹原,而且把他放在了榜单的首位。
《自然》杂志,全称为《英国自然出版集团出版周刊》,在1869年创刊于英国,可以说是世界上最早的国际性科技期刊,杂志的内容包括生命科学、自然科学、临床医学、物理化学等领域的学术文章,自成立以来始终如一地报道和评论着全球科技领域里最重要的科学技术突破,在科学界享有重要地位。其创刊的宗旨是:“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。
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被这样一份重要的学术期刊评选为杰出科学家,曹原的能力和价值可见一斑。我们接下来看看他的教育经历。
值得注意的是:曹原在2007年到深圳耀华实验学校读书的时候,他只用了三年的时间读完小学六年级、初中和高中的课程。然后在2010年的时候,曹原以669分的高考理科成绩,进入了中科大少年班,现为美国麻省理工学院博士生;可以说是春风得意、志得意满,也让人不得不佩服他的惊世才华。
而石墨烯可以说本来就存在于自然界,是一种由碳原子组成六角形蜂巢晶格状的二维碳纳米材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨,而厚1毫米的石墨甚至包含300万层石墨烯,可以说相当惊人。而我们使用铅笔在纸上轻轻划过的时候,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
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那么曹原和石墨烯之间到底发生了什么呢?到底曹原做出了什么样的学术研究成果,让像《自然》杂志这样的国际性学术杂志对其做出了如此高的评价?
这位出生于1996年,年仅22岁的四川天才少年,以两篇关于石墨烯材料的重磅论文获奖,在论文中曹原指出:“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。”他的这一发现轰动了国际学界,甚至开辟了凝聚态物理学的一块新领域,让无数科学家积极踊跃地展开了研究探索。
简要地说:就是曹原和他的研究团队,在魔角扭曲的双层石墨烯中发现了新的电子态,可以比较简单地实现绝缘体到超导体的转变,打开了非常规超导体研究的大门。他们发现:扭曲的双层石墨烯会产生两种全新的电子态。一种电子态是绝缘体态,来源于电子之间的强排斥作用;而另一种是超导态,来源于电子之间的强吸引作用而产生零电阻。
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最终曹原的研究团队发现:当旋转角度小到魔角(也就是1.05度)时,扭曲的双层石墨烯中垂直堆叠的原子区域会形成窄电子能带,电子相互作用效应增强,从而产生非导电的绝缘态。而在绝缘态情况下加入少量电荷载流子,就可以成功转变为超导态。曹原的这项研究成果,为全世界的超导研究带来了新思路,也为全新电学性能的探索和工程化提供了良好理论基础。
编者的话:教育就是这样,也许有很多人都碌碌无为,但是并不影响天才的诞生和成就。成功永远不是侥幸的,曹原的学术成就离不开学校、老师和家长的努力和配合,希望每个孩子都能以曹原为榜样,早日成为祖国的栋梁之才。
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