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    中国少年荣登10大科学家之首 破全球百年难题
    2019年3月11日    来源: 金梧桐投资    阅读:620    [我要投稿]   [我要收藏]

    导读:今天,我们来讲一位中国的“天才少年”。

    22岁的曹原发现了让石墨烯实现超导的方法,解决了困扰了全世界107年的难题,因此荣登世界顶级科学期刊《自然》2018年度十大科学家之首!

    石墨烯实现超导意味着什么?曹原究竟是一位怎样的学霸?

    最近,一件改变世界的大事悄然发生,

    困扰全世界107年的难题被解决了。

    而解决这一难题的人,

    是一位来自中国的“天才少年”,

    他因此荣登世界顶级科学期刊《自然》,

    2018年度十大科学家之首!

    世界顶尖学术期刊英国《自然》杂志近期发布了2018年度科学人物,位居榜首的是1996年出生、在美国麻省理工学院攻读博士的中国学生曹原。

    曹原发现了让石墨烯实现超导的方法,这开创了物理学一个全新的研究领域,有望大大提高能源利用效率与传输效率,这份杂志将曹原称作是“石墨烯的驾驭者”。

    如今,数百位世界级科学家,

    正试图拓展他的科研成果。

    一旦成果落地,

    将为世界能源行业,

    节省数千亿美元资金。

    这个中国人的科研成果震惊全世界,

    更震撼的是,

    他还是登上《Nature》最年轻的中国人!

    只有23岁!

    他,叫做曹原。

    “天才少年”曹原:

    13岁上高中,14岁上大学

    1996年,他出生于四川成都,

    3岁时一家人迁往深圳,

    他自幼就十分聪明,

    读小学时,往往老师刚说出题目,

    他就能喊出答案。

    他还特别喜欢捣鼓电子产品,

    经常跑去深圳的电子市场,

    然后买上一大堆电子原件回家,

    拆了装,装了拆的去研究电子线路。

    他特别热衷的就是科技类课外书,

    一本《科学探索者》,

    他就前后后翻了好几遍。

    2007年9月,他顺利考上,

    以“超常教育”闻名的深圳耀华实验学校。

    在这里,他更加“放飞自我”:

    课桌、椅子、黑板,

    都没能逃过他的“毒手”,

    甚至连老师的讲台都给他拆了;

    而在课堂上经常踊跃发言的他,

    提出的一些问题,

    竟然有时让老师都难以回答;

    他在学校搞个实验室,

    还在家里弄个实验室,

    当时做实验所需的硝酸银很贵,

    也很难买到,他就买来了硝酸,

    偷偷把妈妈的银镯子放了进去,

    人工“合成”了硝酸银。

    这些事惊动了校长,可校长却连连称赞:

    这孩子是个好苗子,是个天才!

    并当即决定送他进少年班,

    接受“超常教育”。

    而他从此更是一发不可收拾:

    一个月读完初一,

    三个月读完初二,

    不到半年读完初三,

    2009年9月,

    才13岁的他就考上了高中!

    高中学业繁忙,他仍旧鼓捣个不停,

    放学回家都10点了,

    他还要再花1个多小时的时间,

    捣鼓各种化学试剂,

    这些实验都很折腾人,又有一定的风险,

    但家人的支持和学校的开明,

    让他尽情翱翔在科学的天空。

    别人都是中学三年,高中三年,

    而他只用了两年时间,

    就把初中、高中的课都读完了。

    2010年,14岁的他参加高考,

    成绩公布,考出了理科669的高分!

    中国科学技术大学将他抢到手,

    并送他进了驰名中外的、

    培养未来科研领域领军人物的

    “严济慈物理英才班”

    能在这个少年班里面的哪个不是天才?

    都是经过激烈竞争才能夺得一席之位。

    群雄环绕,

    更有一群“可怕”的老师督促着他们,

    可他,却能“力压群雄,独占鳌头”!

    他求知若渴,

    经常穿梭于各大教授的办公室,

    一脸认真地去逐一请教,

    还时时提出一些刁钻古怪的问题,

    和教授一起去探讨。

    物理学院丁泽军教授,

    因教学严谨苛刻,

    让许多学生“闻风丧胆”,人称“丁老怪”,

    而偏偏,就他入了“丁老怪”的法眼,

    一提起他,“丁老怪”就赞赏有加:

    “很聪明的家伙!计算机物理课程中相关研究成果的文章,他没花多少时间,也就一个寒假就做完了!”

    (丁泽军教授)

    曾长淦教授也自豪地说:

    “这是在我实验室混过的娃,他还发了一篇PRB理论文章,当时就觉得这孩子太厉害了。我实验室出了很多位郭沫若奖,但他在其中还是非常特别。”

    “他是如此的令人放心,只要把题目交给他,他一定能做出来! ”

    甚至在某些方面,曾院长还说,

    自己指导不了曹原。

    (曾长淦教授)

    “在中国的凝聚态物理学家中,每个人都知道他的名字。”曾长淦说。

    才气过人者往往恃才傲物,

    但他却非常低调沉稳,不骄不躁,

    勤学之余他还喜欢天文摄影,

    他说:

    “仰望星空总是能让我安静下来。”

    (这话好像霍金也说过,

    敢情天才都是如出一辙?)

    浩瀚宇宙,璀璨星空,

    让他始终保持一种平和谨慎的心态。

    (曹原摄影作品)

    少年班那些学霸们谁都不服谁,

    只有提起他才会表现得十分钦佩:

    “真的是怪物啊!”

    “我们都觉得他可能成为下一个庄小威,这一点都不言过其实,因为他实在是太强了,就是传说级的人物。”

    (庄小威,从中科大少年班毕业后,成为第一位获得“麦克阿瑟天才奖”的华人科学家。)

    而他非但有当下的荣耀,

    还有更辽阔的远方。

    2014年,

    他获得中科大本科生最高荣誉奖:

    郭沫若奖学金。

    不久,

    导师推荐他前往麻省理工学院深造,

    他随即奔赴美国麻省理工,

    攻读博士学位。

    老师的一句话

    成了他念念不忘的“梦想”

    实验期间,

    他总能想起中学时的一件小事,

    当时物理实验课上,

    老师黄佳堂告诉他,

    如果谁能在常温状态下,

    发现一种超导材料,

    就可能颠覆世界。

    年少的他对此充满了好奇,

    继续追问,

    但老师却不知怎么回答才好,

    便摸着他的头说:

    “这是你们这一代人需要研究的问题,研究出来了,就能改变世界。”

    没想到老师的一句话,

    成了他念念不忘的“梦想”。

    读博四年,

    他一直潜心研究石墨烯的超导电性,

    可这项研究,在国际上还没有先例,

    而他之后的研究成果,

    成为了能改变全世界的“神操作”!

    我们都知道,

    从发电站到用户的传送过程中,

    能量传输是肯定会有损耗的,

    而且损耗量是非常巨大的。

    1911年,荷兰物理学家,

    海克·卡末林·昂内斯发现,

    当汞被冷却至接近0K(-273℃)时,

    电子可以通行无“阻”,

    从而将能源损耗降到最低,

    这个“零电阻状态”被称为“超导电性”,

    这也是人类第一次发现超导体的存在,

    昂内斯因此获得了诺贝尔奖。

    但悲剧的是,超导体要在,

    接近绝对零度(-273℃)的环境下,

    才能显现其近乎0损耗输电的能力,

    而这其中的材料,

    冷却成本却高得让人绝望!

    之后,全世界的科学家们,

    都开始了各种试验,

    去寻找这种“低成本超导材料”。

    1980年时,有人发现了铜氧化物,

    这种材料达到超导状态的最高温度,

    约为133K(-140?C),

    但是铜氧化物结构难以调整,

    无法实现超导机制,

    在超导体的研究上这只是进步了一小步。

    诺贝尔奖获得者Robert B. Laughlin说:

    物理学家们已经在黑暗(超导研究)中,

    徘徊了30年,

    试图解开铜氧化物超导的秘密 ......

    而今天,我们的这位中国天才少年,

    就成为了照亮黑暗的那盏明灯!

    2017年攻读博士期间,

    他发现了石墨烯中的非规超导电性,

    他推测,

    当叠在一起的两层石墨烯,

    彼此之间发生轻微偏移的时候,

    材料会发生剧变,

    有可能实现超导体性能。

    可当他说出自己的想法时,

    却遭到诸多物理学家质疑,

    他们认为,

    这不过是一个20岁的中国小孩,

    关于世界的美好幻想。

    但曹原,

    没有被权威质疑的声音击退,

    他依然坚持自己的判断,

    捍卫自己的梦想!

    为此他日夜待在实验室,

    克服了样品无法承受高热等,

    各种极端困难,

    在经历了一次又一次失败后,

    他依旧信心满满的说:

    “实验失败是家常便饭,心态平和地对待失败就没什么压力。”

    “吃一堑长一智,做的多了,慢慢有经验了,自然就攻克了。”

    皇天不负苦心人,

    终于在一次实验中,

    奇迹发生了!

    当他将两层石墨烯,

    旋转到特定的“魔法角度”(1.1°)叠加时,

    它们可以在零阻力的情况下传导电子,

    成为超导体!

    他顿时欣喜若狂,他深知,

    这绝对是一个改变世界的研究成果。

    但他仍小心谨慎,

    又是半年多的的反复实验后,

    震惊世界的石墨烯传导试验终于成功了!

    曹原及其团队发现,将两层石墨烯叠加在一起,当转角接近魔角(Magic angle)即1.1°、同时温度环境达到1.7K(-271℃)时,它们会表现出非常规超导电性,其属性与铜氧化物(其结构往往难以调整)的高温超导性类似。

    双层石墨烯系统中旋转的效应

    2018年3月5日,

    他将论文整理后,

    投给了世界顶级科刊《自然》。

    紧接着,

    一个重磅消息瞬间引爆全球,

    让全世界学者都望尘莫及的《Nature》,

    竟然一天之内连续刊登了两篇,

    关于石墨烯超导的论文!

    此时距离发现超导体,

    已过去足足107年了,

    世界终于迎来了这个领域的重大突破!

    而两篇论文的第一作者,

    就是曹原!

    两篇论文的第一作者均为Yuan Cao(曹原)

    我国“量子之父”潘建伟院士,

    第一次在《Nature》上发表论文,

    是1997年,那时他27岁;

    我国结构生物学领军人物的施一公,

    第一次在《Nature》上发表论文,

    那是在1999年,当时他32岁;

    而他登上《Nature》才仅仅22岁!

    还一次性当天就发表了两篇!

    而刚拿到这篇研究成果的论文时,

    《Nature》等不及排版,

    就先行在网站上刊出,

    并配以第三篇文章做评述,

    有网友评价:

    《Nature》,

    应该为能刊发曹原团队的文章,

    而感到荣幸不已,甚至都已迫不及待了!

    网友刷屏点赞:

    “看看别人家的孩子”

    对于曹原登上《自然》年度十大科学人物榜首,网友刷屏点赞。不少96年的同学也表达了淡淡的忧伤:

    还有网友被曹原的优秀激励:

    网友的关注点渐渐转移到了头发上......

    激动地不仅是网友们,

    一位哥伦比亚大学教授惊呼:

    “曹原为我们打开了新世界的大门,

    我们能做的太多了!”

    就在曹原发表论文之后,

    短短9个月,

    石墨烯的初步商业化已经开启。

    以手机为例,一旦安装石墨烯电池,

    手机的充电时间,

    将被缩短为16分钟。

    可以说,他的发现,

    将带动电子消费品飞速发展,

    未来在能源行业,

    能为全球省下数千亿资金!

    与此同时,无数大学和科研机构,

    纷纷向他伸出橄榄枝,

    甚至愿意聘请年仅22岁的他为教授。

    而面对全世界的赞誉和邀请,

    他只说了一句简单的话:

    “我是一个中国人,

    我学成以后要回到中国的。”

    英雄出少年,作为一个中国人,

    他延续了华夏英才的优秀。

    过去几十年间,

    越来越多的中国科学家涌现出来,

    向世界证明了中国的科研实力。

    而曹原,

    毫无疑问是年轻一代中出色的代表。

    今天站在世界科技的巅峰的他,

    并不满足于眼下,

    他说:“更好的消息还在后面,

    希望将更多的时间,

    用来为中国科技创造更多的奇迹。”

    少年强,则中国强,

    中国培养出的这些好少年,

    也预示了中国未来的强盛之路!

    来源:金梧桐投资

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