他和他的“魔法角度”

你聽說過《Nature》雜志嗎？

這本雜志是世界上最早的國際性科技期刊，因其在科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域的獨(dú)創(chuàng)性、重要性、權(quán)威性，成為一個(gè)讓全世界科學(xué)家都向往的圣壇。

《Nature》雜志的斃稿率高達(dá)90%，全世界的科研人員都在為這僅有的10%的成功率拼搏。而就在這個(gè)精英薈萃的地方，來自中國的22歲男孩曹原，憑借著他的“魔法角度”，成為《Nature》雜志發(fā)布的“2018年度影響世界的十大科學(xué)人物”之首，同時(shí)也是《Nature》雜志上以第一作者身份發(fā)表論文的最年輕中國學(xué)者。

[一]

在曹原的同學(xué)眼中，他就是一個(gè)天才。

從11歲開始，不到3年的時(shí)間，他就完成了小學(xué)六年級(jí)、初中、高中所有課程的學(xué)習(xí)。14歲時(shí)，他以669分的優(yōu)異成績被中國科技大學(xué)（以下簡稱“中科大”）少年班錄取。

中科大少年班天才云集。但即便在這樣藏龍臥虎的地方，曹原仍自帶“聚光燈”——?jiǎng)e人要用一整年才完成的課題研究，他只用一個(gè)寒假就能完成，大家都稱他是“天才中的天才”。中科大物理學(xué)院院長曾長淦對(duì)曹原稱贊不已：“才氣過人的天才往往恃才傲物，但曹原卻非常低調(diào)沉穩(wěn)，情商很高。他在我們實(shí)驗(yàn)室時(shí)很受歡迎……”

18歲那年，曹原獲得了中科大本科生最高榮譽(yù)——郭沫若獎(jiǎng)學(xué)金，并直接到世界頂級(jí)名校麻省理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。2018年3月5日，曹原先后以第一作者的身份發(fā)表了兩篇關(guān)于石墨烯的論文，為全世界帶來神奇的“魔法角度”——1.1°。

[二]

石墨烯是被工業(yè)界寄予厚望的新一代材料。一層層石墨烯疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層石墨烯?？茖W(xué)家們認(rèn)為這種材料具有超導(dǎo)性，但一直沒找到方法證實(shí)。

2014年，曹原加入Pablo Jarillo-Herrero在麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)，當(dāng)時(shí)該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始進(jìn)行將碳片層堆疊和旋轉(zhuǎn)至不同角度的嘗試。曹原的主要工作是考察在堆疊的雙層石墨烯中，如果將其中一層相對(duì)另一層旋轉(zhuǎn)極小的角度后會(huì)發(fā)生什么。

一開始，曹原推測疊在一起的兩層石墨烯彼此之間發(fā)生輕微偏移的時(shí)候，材料可能會(huì)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)體性能。但很多物理學(xué)家對(duì)他的推測持懷疑態(tài)度，他們認(rèn)為這不過是一個(gè)小孩關(guān)于世界的美好幻想。曹原沒有被這些質(zhì)疑聲擊退，他仍舊堅(jiān)信自己的判斷。

他創(chuàng)造性地將單層石墨烯撕裂，組成方向相同的雙層石墨烯，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)校準(zhǔn)。他還通過調(diào)整低溫系統(tǒng)，達(dá)到了能讓超導(dǎo)態(tài)更為明顯的溫度。最終，他成功地將平行的雙層石墨烯扭曲至約1.1°的“魔法角度”。

這時(shí)，奇跡發(fā)生了！當(dāng)兩層石墨烯以1.1°的微妙角度扭曲在一起時(shí)，產(chǎn)生了神奇的超導(dǎo)性，讓電子來回快速穿梭，讓電阻無限趨近于0。速度之快，效率之高，非常罕見。

[三]

或許很多人還不理解這一發(fā)現(xiàn)所具有的重大意義，但是卻有很多科學(xué)家為之振奮：在世界能源史上，電力的傳輸過程一直存在能源損耗巨大的問題。目前使用的傳輸材質(zhì)，在傳輸過程中會(huì)損失大約7%的能源熱，這是世界上所有能源公司一直頭疼的問題。

1911年，荷蘭物理學(xué)家Heike Kamerlingh Onnes發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金在低溫下失去電阻的特性，這就是“超導(dǎo)性”。沒有了電阻，電流流經(jīng)超導(dǎo)體時(shí)就不發(fā)生熱損耗，可以毫無阻力地在導(dǎo)線中形成強(qiáng)大的電流。但是，要想實(shí)現(xiàn)這種傳輸條件，對(duì)于環(huán)境溫度要求非常高。無數(shù)科學(xué)家不斷嘗試，希望研制出能夠在常溫條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性的材料，卻都以失敗告終。

而曹原的發(fā)現(xiàn)，有望打破持續(xù)107年的“超導(dǎo)體魔咒”！在未來的能源傳輸方面，這一發(fā)現(xiàn)還可能為全球能源行業(yè)省下數(shù)千億的資金，這是對(duì)地球資源的巨大節(jié)約和貢獻(xiàn)！

[四]

曹原不是“書呆子”，他喜歡運(yùn)動(dòng)，酷愛滑雪，還喜歡在貼吧、論壇上“灌水”。動(dòng)手能力超強(qiáng)的他，從小就喜歡把家里的各類物品拆開又重新組裝。在麻省理工學(xué)院里，他還自制了照相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡拍攝夜空。他的導(dǎo)師說：“他的工作臺(tái)總是很亂，上面堆滿了他從計(jì)算機(jī)和望遠(yuǎn)鏡上拆下來的各種零件?！?/p>

曹原身上有一種少年老成的氣質(zhì)，即使失敗，也不氣餒，總是默默朝著目標(biāo)奮斗。導(dǎo)師說：“當(dāng)他發(fā)現(xiàn)，他費(fèi)心解讀六個(gè)月，令人激動(dòng)的數(shù)據(jù)只是一個(gè)巧合的時(shí)候，他什么也沒說，繼續(xù)埋頭苦干?！?/p>

如今的曹原，已成為科學(xué)界冉冉升起的新星?！霸趶V闊的宇宙面前，再多的起伏都不過是滄海一粟?！边@是他在面對(duì)鮮花與掌聲時(shí)，對(duì)自己的鞭策。相信在科研的路上，曹原會(huì)繼續(xù)前行，創(chuàng)造更多的奇跡！