曹原：駕馭石墨烯的少年

齊菠蘿

2018年12月18日，世界頂尖學術期刊《自然》發(fā)布了“2018年度科學人物”，1996年出生、在美國麻省理工學院攻讀博士的中國學生曹原位居榜首;2018年3月，該雜志罕見地刊載了兩篇有關石墨烯超導重大發(fā)現的文章，而這兩篇文章的第一作者都是曹原。

這是《自然》雜志149年歷史上的首次，曹原也成為以“第一作者”身份在該雜志上發(fā)表論文的最年輕的中國學者……

一時間，全世界驚嘆：曹原是誰？他到底有多牛？

轟動世界的“石墨烯駕馭者”

2017年，曹原和他的團隊發(fā)現，當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度（魔角），就會產生以零電阻傳輸電子的神奇超導效應。這種用石墨烯實現超導的方法，開創(chuàng)了物理學一個全新的研究領域，有望大大提高能源的利用效率與傳輸效率。

《自然》于2018年3月5日刊發(fā)的兩篇文中提到，曹原團隊在魔角扭曲的雙層石墨烯中發(fā)現了新的電子態(tài)，可以簡單實現從絕緣體到超導體的轉變，打開了非常規(guī)超導體研究的大門。這一重磅消息瞬間引爆全球，該雜志稱曹原為“石墨烯駕馭者”。

眾所周知，從發(fā)電站到用戶的傳送過程中，能量是有損耗的，而且損耗量巨大。1911年，荷蘭物理學家昂內斯發(fā)現，當汞被冷卻至4.2K（-268.95℃）以下時，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(tài)”被稱為“超導電性”。

但問題是，超導體要在4.2K以下的環(huán)境中才能顯現其近乎零損耗的輸電能力，而這其中的冷卻成本高得讓人絕望。于是，全世界的科學家開始了各種實驗，去尋找低成本超導材料。“物理學家已經在黑暗中徘徊了30年，試圖解開銅氧化物超導的秘密……”如今，中國青年曹原，成了照亮黑暗的那盞明燈。

然而，研究過程最初并不順利。實驗中最困難的地方在于，如何將兩層石墨烯之間的轉角精確地控制在1.1°附近。在經歷了一次又一次的失敗后，曹原依舊信心滿滿地說：“實驗失敗是家常便飯，心態(tài)平和地對待失敗就沒什么壓力了。吃一塹長一智，做得多了，慢慢有經驗了，難題自然就攻克了。”

在之后的半年多時間里，他夜以繼日地待在實驗室，克服了樣品無法承受高熱、機械部件有滯留回差等重重困難后，震驚世界的石墨烯傳導實驗終于成功了。

“我并不特別”

1996年，曹原出生在成都，3歲多時隨父母去了深圳。在深圳景秀小學讀書時，往往老師剛說出題目，曹原就喊出答案。“我那時經常接嘴、插嘴或者和老師頂嘴。”曹原不覺得自己比同齡人聰明多少。他說：“我只是比較愛讀科技類的課外書，像《科學探索者》，我前前后后翻了好多遍，為我現在的知識面打下了很好的基礎。我現在的動手能力，也得益于小時候常在家搗鼓電子電路和化學實驗的經歷。”

小學六年級時，曹原轉入深圳市耀華實驗學校。在這里，他更加放飛自我：課桌、椅子、黑板都沒能逃過他的“毒手”，甚至連老師的講臺都被他拆了;他在學校搞了個實驗室，還在家里弄了個實驗室。當時做實驗所需的硝酸銀很貴，也很難買到，他就買來了硝酸，偷偷地把媽媽的銀鐲子放進去，人工合成了硝酸銀。

這些事驚動了校長，校長非但沒有責怪他，反而連連稱贊：“這孩子是個好苗子，是個天才！”并當即決定把他送進少年班，接受“超常教育”。

2009年9月，13歲的曹原考上了高中。那時學業(yè)繁忙，每天放學回家常常超過22點了，但他還要花一個多小時搗鼓各種化學試劑。

“在學習中，重要的不是老師，也不是特別的教材與習題，而是自己愿意鉆研的學習興趣，以及善于鉆研的自學能力。”曹原回憶說。

第二年，14歲的曹原提前參加高考，以669分的成績考入中國科技大學少年班，并入選“嚴濟慈物理英才班”。

天才輩出的中科大少年班競爭激烈，曹原卻在其中如魚得水。他經常穿梭于各大教授的辦公室，一臉認真地逐一去請教，還時不時提出一些刁鉆古怪的問題。2012年，曹原被選為首批交流生赴密歇根大學學習;2013年6月又被牛津大學選中，受邀參加為期兩個月的科研實踐;2014年，曹原從中科大畢業(yè)時獲得了該校本科生的最高榮譽獎——郭沫若獎學金。之后，他前往美國攻讀博士學位。

《自然》雜志說，曹原認為自己“并不特別”。畢竟，他在大學里還是待滿了四年，他說：“我只是跳過了中學里面一些無聊的東西。”

星空下的安靜少年

臉上帶著稚氣的曹原，被網友譽為“科學大神”。但麻省理工學院的導師覺得，曹原在內心深處是個“修補匠”，喜歡把東西拆開重裝。“每次我進他的辦公室，里面都是亂糟糟的，桌上堆滿了計算機和自制望遠鏡的零件。”

有趣的是，除了專注于枯燥的學術研究，曹原還是個很懂生活情調的人。閑暇時，他喜歡和朋友一起四處旅行。

他特別喜歡看奧地利魔術大師表演的魔術，有時為了看一場表演，甚至會直接飛去維也納。與簡單的“變戲法”不同，歐洲魔術師非常注重藝術效果，會用奇思妙想的創(chuàng)意、行云流水的表演，甚至高科技AR技術，將觀眾卷入一場奇幻之旅。

曹原說，魔術所有的“不可思議”都是以科學原理為支撐的，因而魔術師在物理、化學、生物等方面都需要積累一定的知識，這樣創(chuàng)作出的作品才會令人耳目一新。

還有朋友開玩笑說，曹原成了一名“科學大神”，世界上卻少了一位“超級廚神”。原來，從小就嘴饞的他，不僅熱愛美食，高興時還會到超市采購各種食材，親自下廚，清蒸魚、燒茄子、爆炒肚片等一桌子色香味俱全的菜肴不在話下，讓同事們大飽口福。

曹原還經常在朋友圈發(fā)天文觀測的照片。他喜歡天文攝影，工作之余會通過天文攝影來進行自我調節(jié)。“仰望星空總是能讓我安靜下來。天文攝影涉及包括光學、精密機械、電子電路、嵌入式程序等在內的多方面科學技術，折騰這些東西，都是我的興趣。”

對于自己的“學霸”成長經歷和取得的成就，曹原保持著平和的心態(tài)。面對世界給予他的如此殊榮，他只說了一句簡單的話：“一個扎實走好每一步、過好每一天的人，他的未來一定不會太差。”