李瑞祥 邵紅能
曹原1996年出生于四川成都,自幼聰明。讀小學時,往往老師剛說出題目,他就能喊出答案。他特別喜歡搗鼓電子產(chǎn)品,經(jīng)常跑去電子市場,買上一大堆電子元件回家,反復研究電子線路。他還特別熱衷閱讀科技類的課外書,一本《科學探索者》就被他翻了好幾遍。
曹原14歲考入中國科技大學少年班,18歲從中國科學技術大學畢業(yè),隨后前往美國麻省理工學院攻讀博士學位。學成歸國,他成為一名年輕的中國學者。曹原的主要研究領域為石墨烯超導,被譽為“石墨烯的駕馭者”。
2007年9月,在景秀小學念書的曹原被選拔進入耀華實驗學校小六(2)超常班學習,一年完成初中課程,一年完成高中課程。在課堂上經(jīng)常踴躍發(fā)言的他,提出的一些問題有時讓老師都難以回答。
從小學習能力就出眾的曹原,從某種意義上看,可能是很多家長眼中調皮搗蛋的學生。他的中學老師朱源曾回憶說:“什么東西到曹原手上,都會被他拆掉,如收音機、計算機、手表等,他就是想看看里面的構造。”動手能力超強的曹原,還很喜歡做實驗。學校的實驗室難以滿足他,于是他在家里弄了個“實驗室”,讓自己有更多做實驗的機會。
天資聰穎的曹原僅用了一個月就讀完初一,三個月讀完初二,不到半年就讀完初三。13歲的他進入高中后,雖然學業(yè)繁忙,放學回家都晚上10點了,但他還要再花一個多小時搗鼓各種化學試劑。做實驗會有一定風險,但家人的支持、學校老師的開明,讓他能盡情翱翔在科學的天空。
14歲時,曹原以669分的高考成績被中科大少年班錄取,并入選“嚴濟慈物理英才班”。進入少年班后,曹原的光芒并沒有被周圍優(yōu)異的同學掩蓋。別人要用一整年完成的科研項目,曹原短短一個寒假就能完成,被評價為“天才中的天才”。面對如此榮耀,曹原說自己更多想起的是中學課堂上的一次實驗。彼時,曹原的物理老師黃佳堂告訴他,金屬的電阻率會隨溫度的降低而降低,當溫度趨于絕對零度,就會呈現(xiàn)一種超導狀態(tài)。如果誰能夠發(fā)現(xiàn)常溫下的超導材料,誰就可能顛覆科學界的認知。
石墨烯是一層碳原子形成的薄片,一層層疊起來就是石墨,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯,相當驚人。而我們用鉛筆在紙上輕輕劃過的時候,留下的痕跡就可能是幾層甚至幾十層石墨烯。那么,曹原和石墨烯之間到底發(fā)生了什么?曹原做出了什么樣的學術研究成果,才能讓《自然》這樣的國際性學術雜志對其做出極高的評價?
在攻讀博士學位期間,曹原發(fā)現(xiàn),按照他的理論推測,當疊在一起的兩層石墨烯彼此間發(fā)生輕微偏移時,材料會發(fā)生劇變,有可能實現(xiàn)超導性能。但他的這一推測,引起了諸多物理學家的質疑。曹原沒有被外界質疑的聲音擊退,他仍堅信自己的判斷。為此,他日夜蹲守在實驗室,一次又一次地為捍衛(wèi)自己的想法而努力。終于,在一次實驗中,曹原巧妙地將角度旋轉為1.1度時,奇跡發(fā)生了,置身特殊電場的兩層石墨烯成為超導體,電子在其間暢行無阻,曹原也終于證明了自己。
隨后,他將學術論文整理后投給了《自然》雜志。這篇論文一經(jīng)刊登,瞬間震撼了世界!全球的科學家都迫切地希望自己能在實驗室中復制曹原創(chuàng)造的奇跡。哥倫比亞大學的一位教授甚至激動地說:“曹原為我們打開了新世界的大門,我們能做的太多了?!币恍﹫蟮婪Q曹原“一舉解決了困擾世界107年的難題”。
在論文中,曹原指出:“當兩層平行石墨烯堆成約1.1度的微妙角度,就會產(chǎn)生神奇的超導效應?!焙喴獊碚f,就是曹原和他的研究團隊發(fā)現(xiàn):扭曲的雙層石墨烯會產(chǎn)生兩種全新的電子態(tài)。一種電子態(tài)是絕緣體態(tài),來源于電子之間的強排斥作用;而另一種電子態(tài)是超導態(tài),來源于電子之間的強吸引作用而產(chǎn)生零電阻??梢哉f,曹原的最大貢獻在于發(fā)現(xiàn)了能讓石墨烯實現(xiàn)超導的方法。
以此為基礎,曹原的發(fā)現(xiàn)將極大地促進電子工業(yè)的發(fā)展,在能源傳輸方面,將為全球能源行業(yè)省下數(shù)千億的成本。
2018年,年僅22歲的曹原就成為了“年度世界最受關注的科學家”。全球無數(shù)大學和科研機構向他拋出橄欖枝,甚至有大學愿意為他提供一份教授的職位。面對這些誘人的職位,曹原依然選擇第一時間回到自己的母?!锌拼?。在中科大少年班成立40周年紀念會上,曹原以自身為例為學弟學妹留言道:“科學無國界,我們可以去外國學習先進的科學技術,但最終一定要回國為祖國的科學事業(yè)貢獻自己的力量?!?/p>
作為以“第一作者”身份在《自然》雜志上發(fā)表論文的最年輕的中國學者,曹原說自己也很喜歡天文,仰望星空會讓自己平靜下來。也正是浩瀚的宇宙、璀璨的星空,讓他始終保持一種平和的心態(tài)。他時常告誡自己,在廣闊的宇宙面前,再多的起伏都不過是滄海一粟。
有科學家指出,隨著重磅論文的發(fā)表,曹原這顆冉冉升起的“科學新星”可能正在做出改變人類生活的重大發(fā)現(xiàn)。曹原的出現(xiàn),也向世界證明了中國的科研實力。我們相信,這位年僅25歲的中國科學家,將會為中國、為世界帶來更多真正硬核的科技創(chuàng)新,成為真正的國之棟梁。