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95後“中國天才”震驚全世界:22歲突破世界難題!

  來源丨德國優才計劃(ToGermany)、新華社、光明日報、共青團中央等

最近,一件改變世界的大事悄然發生,困擾全世界107年的難題被解決了,而解決這一難題的人,是一位來自中國的“天才少年”,他因此榮登世界頂級科學期刊《自然》,2018年度十大科學家之首!

世界頂尖學術期刊英國《自然》雜誌近期發佈了2018年度科學人物,位居榜首的是1996年出生、在美國麻省理工學院攻讀博士的中國學生曹原

  曹原發現了讓石墨烯實現超導的方法,這開創了物理學一個全新的研究領域,有望大大提高能源利用效率與傳輸效率,這份雜誌將曹原稱作是“石墨烯的駕馭者”。

  如今,數百位世界級科學家,正試圖拓展他的科研成果。一旦成果落地,將為世界能源行業,節省數千億美元資金。

  這個中國人的科研成果震驚全世界,更震撼的是,他還是登上《Nature》最年輕的中國人!只有23歲!

  他,叫做曹原。

  “天才少年”曹原:13歲上高中,14歲上大學

1996年,他出生於四川成都,3歲時一家人遷往深圳,他自幼就十分聰明,讀小學時,往往老師剛說出題目,他就能喊出答案。他還特別喜歡搗鼓電子產品,經常跑去深圳的電子市場,然後買上一大堆電子原件回家,拆了裝,裝了拆的去研究電子線路,他特別熱衷的就是科技類課外書,一本《科學探索者》,他就前後後翻了好幾遍。

  2007年9月,他順利考上,以“超常教育”聞名的深圳耀華實驗學校。在這裡,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給他拆了;而在課堂上經常踴躍發言的他,提出的一些問題,竟然有時讓老師都難以回答;他在學校搞個實驗室,還在家裡弄個實驗室,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,偷偷把媽媽的銀鐲子放了進去,人工“合成”了硝酸銀。這些事驚動了校長,可校長卻連連稱讚:這孩子是個好苗子,是個天才!並當即決定送他進少年班,接受“超常教育”。

  而他從此更是一發不可收拾:一個月讀完初一,三個月讀完初二,不到半年讀完初三,2009年9月,才13歲的他就考上了高中!高中學業繁忙,他仍舊鼓搗個不停,放學回家都10點了,他還要再花1個多小時的時間,搗鼓各種化學試劑,這些實驗都很折騰人,又有一定的風險,但家人的支持和學校的開明,讓他盡情翱翔在科學的天空。別人都是中學三年,高中三年,而他只用了兩年時間,就把初中、高中的課都讀完了。

  2010年,14歲的他參加高考,成績公佈,考出了理科669的高分! 中國科學技術大學將他搶到手,並送他進了馳名中外的、培養未來科研領域領軍人物的“嚴濟慈物理英才班”,能在這個少年班裡面的哪個不是天才?都是經過激烈競爭才能奪得一席之位。群雄環繞, 更有一群“可怕”的老師督促著他們,可他,卻能“力壓群雄,獨佔鰲頭”!他求知若渴,經常穿梭於各大教授的辦公室,一臉認真地去逐一請教,還時時提出一些刁鑽古怪的問題,和教授一起去探討。

(丁澤軍教授)(丁澤軍教授)

  物理學院丁澤軍教授,因教學嚴謹苛刻,讓許多學生“聞風喪膽”,人稱“丁老怪”,而偏偏,就他入了“丁老怪”的法眼,一提起他,“丁老怪”就讚賞有加:“很聰明的傢伙!計算機物理課程中相關研究成果的文章,他沒花多少時間,也就一個寒假就做完了!”

(曾長淦教授)(曾長淦教授)

  曾長淦教授也自豪地說:“這是在我實驗室混過的娃,他還發了一篇PRB理論文章,當時就覺得這孩子太厲害了。我實驗室出了很多位郭沫若獎,但他在其中還是非常特別。他是如此的令人放心,只要把題目交給他,他一定能做出來! ”甚至在某些方面,曾院長還說,自己指導不了曹原,“在中國的凝聚態物理學家中,每個人都知道他的名字。”曾長淦說。

  才氣過人者往往恃才傲物,但他卻非常低調沉穩,不驕不躁,勤學之餘他還喜歡天文攝影,他說:“仰望星空總是能讓我安靜下來。”(這話好像霍金也說過,敢情天才都是如出一轍?)。浩瀚宇宙,璀璨星空,讓他始終保持一種平和謹慎的心態。

(曹原攝影作品)(曹原攝影作品)

  少年班那些學霸們誰都不服誰,只有提起他才會表現得十分欽佩:“真的是怪物啊!”“我們都覺得他可能成為下一個莊小威,這一點都不言過其實,因為他實在是太強了,就是傳說級的人物。”(莊小威,從中科大少年班畢業後,成為第一位獲得“麥克阿瑟天才獎”的華人科學家。)

  而他非但有當下的榮耀,還有更遼闊的遠方。2014年,他獲得中科大本科生最高榮譽獎:郭沫若獎學金。不久,導師推薦他前往麻省理工學院深造,他隨即奔赴美國麻省理工,攻讀博士學位。

  老師的一句話成了他念念不忘的“夢想”,實驗期間,他總能想起中學時的一件小事,當時物理實驗課上,老師黃佳堂告訴他,如果誰能在常溫狀態下,發現一種超導材料,就可能顛覆世界。年少的他對此充滿了好奇,繼續追問,但老師卻不知怎麼回答才好,便摸著他的頭說:“這是你們這一代人需要研究的問題,研究出來了,就能改變世界。”

  沒想到老師的一句話,成了他念念不忘的“夢想”。讀博四年,他一直潛心研究石墨烯的超導電性,可這項研究,在國際上還沒有先例,而他之後的研究成果,成為了能改變全世界的“神操作”!

  我們都知道,從發電站到用戶的傳送過程中,能量傳輸是肯定會有損耗的,而且損耗量是非常巨大的。1911年,荷蘭物理學家,海克·卡末林·昂內斯發現,當汞被冷卻至接近0K(-273℃)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”被稱為“超導電性”,這也是人類第一次發現超導體的存在,昂內斯因此獲得了諾貝爾獎。

  但悲劇的是,超導體要在,接近絕對零度(-273℃)的環境下,才能顯現其近乎0損耗輸電的能力,而這其中的材料,冷卻成本卻高得讓人絕望!之後,全世界的科學家們,都開始了各種試驗,去尋找這種“低成本超導材料”。1980年時,有人發現了銅氧化物,這種材料達到超導狀態的最高溫度,約為133K(-140ºC),但是銅氧化物結構難以調整,無法實現超導機制,在超導體的研究上這只是進步了一小步。

  諾貝爾獎獲得者Robert B。 Laughlin說:物理學家們已經在黑暗(超導研究)中,徘徊了30年,試圖解開銅氧化物超導的祕密 。。。。。。

  而今天,我們的這位中國天才少年,就成為了照亮黑暗的那盞明燈!2017年攻讀博士期間,他發現了石墨烯中的非規超導電性,他推測,當疊在一起的兩層石墨烯,彼此之間發生輕微偏移的時候,材料會發生劇變,有可能實現超導體性能。可當他說出自己的想法時,卻遭到諸多物理學家質疑,他們認為,這不過是一個20歲的中國小孩,關於世界的美好幻想。但曹原,沒有被權威質疑的聲音擊退,他依然堅持自己的判斷,捍衛自己的夢想!

  為此他日夜待在實驗室,克服了樣品無法承受高熱等,各種極端困難,在經歷了一次又一次失敗後,他依舊信心滿滿的說:“實驗失敗是家常便飯,心態平和地對待失敗就沒什麼壓力。”“吃一塹長一智,做的多了,慢慢有經驗了,自然就攻克了。”

  皇天不負苦心人,終於在一次實驗中,奇蹟發生了!當他將兩層石墨烯,旋轉到特定的“魔法角度”(1.1°)疊加時,它們可以在零阻力的情況下傳導電子,成為超導體!他頓時欣喜若狂,他深知,這絕對是一個改變世界的研究成果。但他仍小心謹慎,又是半年多的的反覆實驗後,震驚世界的石墨烯傳導試驗終於成功了!

  曹原及其團隊發現,將兩層石墨烯疊加在一起,當轉角接近魔角(Magic angle)即1.1°、同時溫度環境達到1.7K(-271℃)時,它們會表現出非常規超導電性,其屬性與銅氧化物(其結構往往難以調整)的高溫超導性類似。

雙層石墨烯系統中旋轉的效應雙層石墨烯系統中旋轉的效應

  2018年3月5日,他將論文整理後,投給了世界頂級科刊《自然》。緊接著,一個重磅消息瞬間引爆全球,讓全世界學者都望塵莫及的《Nature》,竟然一天之內連續刊登了兩篇,關於石墨烯超導的論文!此時距離發現超導體,已過去足足107年了,世界終於迎來了這個領域的重大突破!而兩篇論文的第一作者,就是曹原!

兩篇論文的第一作者均為Yuan Cao(曹原)兩篇論文的第一作者均為Yuan Cao(曹原)

  我國“量子之父”潘建偉院士,第一次在《Nature》上發表論文,是1997年,那時他27歲;我國結構生物學領軍人物的施一公,第一次在《Nature》上發表論文,那是在1999年,當時他32歲;而他登上《Nature》才僅僅22歲!還一次性當天就發表了兩篇!而剛拿到這篇研究成果的論文時,《Nature》等不及排版,就先行在網站上刊出,並配以第三篇文章做評述,

  有網友評價:《Nature》,應該為能刊發曹原團隊的文章,而感到榮幸不已,甚至都已迫不及待了!

  網友刷屏點贊:“看看別人家的孩子”

  對於曹原登上《自然》年度十大科學人物榜首,網友刷屏點贊。不少96年的同學也表達了淡淡的憂傷:

  還有網友被曹原的優秀激勵:

  網友的關注點漸漸轉移到了頭髮上。。。。。。

  激動地不僅是網友們,一位哥倫比亞大學教授驚呼:“曹原為我們打開了新世界的大門,我們能做的太多了!”

  就在曹原發表論文之後,短短9個月,石墨烯的初步商業化已經開啟。以手機為例,一旦安裝石墨烯電池,手機的充電時間,將被縮短為16分鐘。可以說,他的發現,將帶動電子消費品飛速發展,未來在能源行業,能為全球省下數千億資金!

  與此同時,無數大學和科研機構,紛紛向他伸出橄欖枝,甚至願意聘請年僅22歲的他為教授。而面對全世界的讚譽和邀請,他只說了一句簡單的話:“我是一箇中國人,我學成以後要回到中國的。”

  英雄出少年,作為一箇中國人,他延續了華夏英才的優秀。過去幾十年間,越來越多的中國科學家湧現出來,向世界證明了中國的科研實力。而曹原,毫無疑問是年輕一代中出色的代表。今天站在世界科技的巔峰的他,並不滿足於眼下,他說:“更好的消息還在後面,希望將更多的時間,用來為中國科技創造更多的奇蹟。”

  少年強,則中國強,

  中國培養出的這些好少年,

  也預示了中國未來的強盛之路!

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