|
曹原是我們中國(guó)一名1996年出生，才剛剛22歲的年輕科學(xué)家。但是年紀(jì)輕輕的他，卻解決了困擾世界物理學(xué)家107年的難題，取得了物理學(xué)科在石墨烯超導(dǎo)領(lǐng)域中的重大突破，轟動(dòng)了世界，成為當(dāng)今世界科學(xué)界一顆耀眼的新星。 3月5日，《自然》發(fā)表了兩篇以曹原為第一作者重磅論文，這是該雜志創(chuàng)刊149年歷史上的首次。曹原也成了以“第一作者”身份在該雜志上發(fā)表論文的最年輕的中國(guó)學(xué)者。 而1997年，我國(guó)“量子學(xué)之父”潘建偉院士第一次在《自然》上發(fā)表論文時(shí)27歲。1999年，我國(guó)結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)軍人物施一公第一次在《自然》上發(fā)表論文時(shí)，也已經(jīng)32歲。 12月18日，英國(guó)《自然》雜志發(fā)布的年度十大科學(xué)人物中，年僅22歲的中國(guó)學(xué)生曹原位居榜首。 關(guān)于22歲的中國(guó)天才科學(xué)家曹原，他的學(xué)術(shù)價(jià)值要從1911年說(shuō)起。 我們都知道，電這種能源，在從發(fā)電站到每個(gè)工廠、學(xué)校和家庭的傳送中，肯定會(huì)有非常巨大能量傳輸損耗。而在1911年，荷蘭的物理學(xué)家海克·卡姆林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)：當(dāng)汞被冷卻至接近絕對(duì)零度，也就是-273攝氏度時(shí)，電子就可以通行無(wú)阻，將能源損耗降到最低。這種“零電阻狀態(tài)”就被稱為超導(dǎo)電性，這可以說(shuō)是人類第一次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的存在，荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。 但是我們可以看到，超導(dǎo)體只有在絕對(duì)零度的環(huán)境下，才能夠?qū)崿F(xiàn)接近于零損耗的能源傳輸能力，不用想也知道，想要實(shí)現(xiàn)-273攝氏度的冷卻成本和傳輸環(huán)境，難度高得令人絕望！因此全世界物理科學(xué)家們，百年以來(lái)都在通過(guò)不斷的試驗(yàn)和創(chuàng)新，去尋找“低成本超導(dǎo)材料。” 也就是說(shuō)從1911年起至1980年，全世界的科學(xué)家都認(rèn)為只有在絕對(duì)零度的條件下才有可能實(shí)現(xiàn)“低溫超導(dǎo)性”；而在1980年的時(shí)候，科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)銅氧化物具有在133開(kāi)爾文，也就是-140攝氏度實(shí)現(xiàn)“高溫超導(dǎo)性”的特性，1987年日本鹿兒島大學(xué)工學(xué)部發(fā)現(xiàn)由鑭、鍶、銅、氧組成的陶瓷材料在287開(kāi)爾文，也就是14攝氏度下存在超導(dǎo)跡象。高溫超導(dǎo)體的巨大突破，以液態(tài)氮代替液態(tài)氦作超導(dǎo)制冷劑獲得超導(dǎo)體，使超導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模開(kāi)發(fā)應(yīng)用。我們都知道氮是空氣的主要成分，而液氮制冷機(jī)的效率比液氦要高10倍，而且液氮的價(jià)格只有液氦的百分之一。因此，現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)體雖然還必須用液氮冷卻，但是仍然被認(rèn)為是人類在20世紀(jì)科學(xué)上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。 而曹原，我們這位中國(guó)的少年，就成了照亮黑暗的那盞明燈。 2017年8月的時(shí)候，曹原的團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn)了石墨烯中的非常規(guī)超導(dǎo)電性，只要將兩層石墨烯旋轉(zhuǎn)到特定的“魔法角度”，也就是1.1度，就可以實(shí)現(xiàn)在零阻力的情況下傳導(dǎo)電子，實(shí)現(xiàn)“超導(dǎo)特性”！當(dāng)然曹原的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)在研究的起始階段并不順利，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中最困難的地方在于：如何將兩層石墨烯之間的轉(zhuǎn)角精確控制在1.1度，在經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的失敗和挫折以后，曹原依然信心滿滿地說(shuō)：“實(shí)驗(yàn)失敗是家常便飯，心態(tài)平和地對(duì)待失敗就沒(méi)什么壓力。做實(shí)驗(yàn)就是吃一塹長(zhǎng)一智，等有經(jīng)驗(yàn)了，難題自然就攻克了。” 之后的半年里，曹原和他的團(tuán)隊(duì)夜以繼日地待在實(shí)驗(yàn)室里，克服了諸如“樣品無(wú)法承受高熱”、“機(jī)械部件又滯留回差”等重重困難后，震驚世界的“石墨烯傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)”終于成功了。 |
|
|
