出彩九零后曹原：石墨烯的駕馭者

2018年12月18日，世界頂尖學術期刊英國《自然》雜志發布了“2018年度科學人物”，讓人意外的是，位居榜首的居然是1996年出生、在美國麻省理工學院攻讀博士的中國留學生曹原。每年《自然》年度十大人物的封面圖片都是一個巨大的數字“10”，具體樣式和底紋都會融入當年的科技熱點進行設計，而這期封面圖片明顯指向曹原的成果。數字“10”中的“0”被處理成一個正六邊形，宛如構成石墨烯的碳環結構，整個數字“10”則點出了賦予石墨烯超導能力的“魔角”。

未滿23歲的曹原被《自然》雜志稱為“石墨烯的駕馭者”，他發現了使石墨烯能夠在沒有電阻的情況下導電的方法，破解了困擾物理學界107年的世界難題。可以說，這一發現開創了一個新的領域，該方法將會使能源的使用和運輸更為有效。

三年讀完小初高

曹原的世界一直都是安靜的，卻又是不平靜的，甚至可以說是波瀾壯闊的。他一直是很多人口中那個“別人家的孩子”，因為太過優秀。

1996年，曹原出生在成都，3歲左右，他隨父母去了深圳。2007年，曹原轉入深圳耀華實驗學校，連當年的老師都沒有想到，會遇到自己執教生涯最特殊的一個孩子，這個孩子僅僅用了三年時間就讀完了小學六年級、初中和高中的全部課程。

“曹原是六年級來到耀華的，在我的印象中，他智力超群，學習力很強。”曹原當年的班主任、耀華實驗學校副校長肖甜表示，“上學的時候，他已經展示出了過人的靈氣和天賦。善于思考，勤于動手，我們發現了他這個特點，著重在動手能力培養方面給他創造條件。而他的家長也不惜一切代價，給他創造條件——支持曹原在家里搭了一個小實驗室，還購置了一批化學、物理的實驗儀器。學校為了滿足他的好奇心，提供超過教學大綱的實驗條件。”

2010年，曹原以高分考入了中國科學技術大學少年班，那一年，他只有14歲。

創造出魔法角度，

石墨烯零阻力傳輸電子

四年后，曹原從中國科學技術大學獲得了本科學位，前往美國攻讀博士。此后，曹原再接再厲，先后發表了兩篇關于原子厚度碳片層奇異行為的論文，開啟了物理學的一個全新領域。曹原承認自己的情況有別于常人，但是說自己并不特殊，畢竟他還是用四年時間讀完大學本科，“我只是跳過了中學里一些無趣的部分”。

2014年，曹原加入了Pablo Jarillo-Herrero在麻省理工學院的團隊，該團隊當時已經開始進行將碳片層堆疊和旋轉至不同角度的嘗試。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另一層旋轉極小的角度后會發生什么。根據一種理論預測，這種扭曲會極大地改變石墨烯的行為，但許多物理學家對此持懷疑態度。曹原決心創造出這種以微妙角度扭曲的雙層石墨烯，他發現了一些奇異的現象。對石墨烯施加微弱的電場并冷卻至絕對零度以上1.7度時，會讓能導電的石墨烯變成絕緣體。這一發現十分令人驚訝。

曹原說：“我們已經料到這會對整個領域帶來巨大影響。但更好的消息還在后面：只需稍微調整一下電場，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。

通過簡單的旋轉就能讓原子厚度的碳材料產生復雜的電子態，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闡明復雜材料為何會在更高的溫度下成為超導體。

應用前景廣闊

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。”成功將平行的雙層石墨烯扭曲至約1.1°的“魔角”需要一些試錯，但曹原很快就掌握了可靠的方法。Jarillo-Herrero認為曹原的實驗技巧至關重要。

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

2018年3月5日，《自然》發表了兩篇以曹原為第一作者的石墨烯重磅論文。曹原發現當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度，就會產生神奇的超導效應，而他也成為以第一作者身份在該雜志上發表論文的最年輕中國學者。有科學家指出，曹原這組重磅論文的發表，可能預示著改變人類生活的重大發現。

（摘自《中華兒女》2019.1）