中科大少年班校友、96年出生的曹原,再次連發兩篇Nature文章!
最新一期Nature,連發兩篇魔角石墨烯的最新進展,來自麻省理工學院Pablo Jarillo-Herrero課題組。
其中一篇,曹原是第一作者兼共同通訊作者;而另一篇Nature的共同一作中,曹原的名字同樣在列。
似曾相識?恭喜你答對了。
就在2年前,Nature同樣在同一天裏連刊2篇曹原的一作文章。這一年,曹原還登上了Nature「2018年度十大人物」榜單榜首,被Nature稱作「石墨烯駕馭者」。
也就是説,今年年僅24歲的曹原,已經有4篇一作Nature論文傍身。
再次連發2篇Nature
那麼,這次曹原的這兩篇最新Nature論文,究竟是怎樣的進展?
這兩項研究都是對魔角石墨烯的進一步拓展。
第一篇論文,曹原為第一作者,與谷口尚(Takashi Taniguchi)及導師Pablo Jarillo-Herrero同為通訊作者。
研究基於小角度扭曲的雙層-雙層石墨烯(TBBG)(由兩片旋轉的Bernal堆疊雙層石墨烯組成)進行。
研究人員重點研究了三個扭曲角θ分別為1.23°,1.09°和0.84°的TBBG。
他們發現,TBBG表現出豐富的相位圖,具有可調諧的相關絕緣子態,對扭曲角和電位移場都非常敏感。
而這也就證明了自旋極化基態的存在。
此外,在較小的扭曲角範圍內,TBBG在電中性區附近顯示出多組平帶信號。
作者表示,研究結果使得多平帶扭曲超晶格中的物質扭曲角,和電場控制的相關相態的探索成為可能。
第二篇論文,共同一作是Aviram Uri,S. Grover和曹原。
這項研究的研究對象是六方氮化硼(hBN)封裝的魔角扭曲雙層石墨烯(MATBG)。
研究人員採用納米級針尖掃描超導量子干涉裝置(SQUID-on-tip),獲得處於量子霍爾態的朗道能級的層析圖像,發現了θ無序度和MATBG傳輸特性的質量之間的相關性。
此外,研究人員還觀察到,θ的梯度會產生大的柵極可調(gate-tunable)平面電場,即使在金屬區域也不會被屏蔽,通過在樣品bulk中形成邊緣通道,這會深刻改變量子霍爾態,並可能影響到相關的和超導態的相圖。
開闢新方向,不斷自我超越
開頭也説了,這次的兩篇新論文,是對曹原自己開創的研究方向的又一次推進。
在2018年3月,曹原就以連發兩篇一作Nature文章的壯舉,譽滿全球。
其魔角石墨烯研究,在當時可謂是轟動物理學界,直接開闢了凝聚態物理的一塊新方向。
曹原研究發現,對石墨烯施加微弱的電場並冷卻至1.7K時,就會讓能導電的石墨烯變成絕緣體。
而在同等條件下,稍微調整一下電場,旋轉雙層石墨烯在轉角接近魔角(正常條件下約為1.1°),石墨烯就會表現出超導的現象。
能讓石墨烯實現超導,一經發布,震動業界。
一直以來,超導體因為有助於大幅降低電力傳輸過程中的巨大能源損耗,備受關注,但因其環境條件苛刻而限制頗多。
在此前,發現超導物質的科學家們,都獲得了很高的讚譽。
早在1911年,荷蘭物理學家昂內斯因發現一種超導體汞,將汞冷卻至4k(約為-269℃)時電阻就會將為0,並於1913年獲得諾貝爾物理學獎。
1986年,兩位德國物理學家柏諾茲和繆勒,又發現一種新材料,在133K(約為-140℃)時就能轉變為超導體,一下子把温度提高了幾十度,兩人就共同獲得諾貝爾物理學獎。
不過隨後,在超導領域的研究似乎進入了至暗時刻,幾十年來鮮有重大突破。
諾貝爾獎獲得者羅伯特·B·勞克林(Robert Betts Laughlin,因研究量子霍爾效應聞名)曾表示:
所以可想而知,兩年前的那項研究引發怎樣的轟動——當時Nature都來不及排版就立即在線發佈了。
中國天才少年曹原,也由此在國際上一戰成名。
天才少年曹原
但在國內,曹原早已聲名鵲起。
曹原,1996年出生於四川成都。11歲時,進入深圳耀華實驗小學超常班。
不到3年,曹原就完成了小學六年級、初中、高中的課程學習。
14歲,普通人還在上初中的年紀,他就以669分的高考成績被中科大少年班錄取,併入選嚴濟慈物理英才班。
在英才班裏,別人用一整年才能完成的科研項目,曹原用一個寒假就完成了。
此外,本科期間,他就在Journal of Magnetism and Magnetic Materials和Physical Review B發表兩篇一作文章。
素有「丁老怪」、「科研殺手」之稱的丁澤軍教授,提到自己的學生曹原的時候也只剩讚不絕口。
畢業的時候,曹原還獲得了中科大本科生最高榮譽——郭沫若獎學金。
18歲,普通人還在奮筆疾書、逐夢高考時,他已經遠赴重洋,前往麻省理工學院攻讀博士學位了。
2014年,曹原加入了Pablo Jarillo-Herrero團隊。
他的導師Pablo Jarillo-Herrero,是研究石墨烯的超級大牛,來自西班牙巴倫西亞。1999年畢業於當地巴倫西亞大學物理學系,隨後在加州大學聖地亞哥分校獲得碩士學位,在荷蘭代爾夫特理工大學獲得博士學位,並繼續在那從事博士後工作。
他於2008年1月加入麻省理工學院,擔任物理學助理教授,並獲得終身職位。在2018年,他被提升為物理學全職教授。
曾獲西班牙皇家學會青年研究獎、IUPAP半導體物理學青年科學家獎、兩度獲得摩爾量子材料研究獎。就在今年,他還獲得了APS Oliver E. Buckley凝聚態物理獎,和有諾獎風向標之稱的沃爾夫物理學獎。
天賦、名師、努力,曹原的經歷,或許只能用「傳奇」來形容。
難怪網友會説:他不是後浪,是海嘯。
也有網友評價:這就是離諾貝爾物理學獎最近的中國人。
今年,曹原,24歲。
One More Thing
最後,我們也在知乎捕捉到了曹原本人的身影。
少年很低調,只回答過以上一個問題。
不過,圍觀話題的興趣也跟後浪們一樣,真實而廣泛,有血有肉。
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論文地址:
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2260-6
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2255-3
2018年論文地址:
https://www.nature.com/articles/nature26154
https://www.nature.com/articles/nature26160