2018年3月5日,一個重磅訊息引爆學術圈。讓全球學者望塵莫及的世界雜誌《自然》,竟然在一天之內連續兩次刊登一位中國留學生的論文。
讓人難以置信的是,該名中國留學生年僅22歲,他破解了困擾科學界107年的石墨烯超導難題。更神奇的是,這個107年的世界難題,他僅用了一年就解開了。毫無疑問,這一成果在當時引發全球的巨大關注。
正當人們驚歎於這位“天才少年”超高的學術能力時。更令人佩服的是,當所有人都以為這樣的天才,會像其他天才一樣被美帝收割,在面對國外頂級科研機構拋來的橄欖枝,他堅定地說了這一句話:“我是中國人,我要回國效力!”
能堅定喊出歸國的科學家並不多見,說這句話的上一個人還是我國航天之父錢學森。
那麼發現石墨烯超導的年輕人是誰呢?他身上又有怎樣的傳奇故事?
他叫曹原,3年學完小初高全部課程,14歲憑著高考理科699分的成績,考進中科大少年班,22歲赴美國麻省理工學院留學,3年便取得博士學位,同年被《自然》評為“2018年影響世界的十大科學人物”。
最近,這位95後天才再獲一項重量級國家獎項。今年9月,曹原斬獲青年物理學家最高獎——麥克米蘭獎。外界推斷,曹原可能成為有史以來“最年輕的諾貝爾獎獲得者”。
本期“看見TA”帶你認識天才少年曹原的“開掛人生”。
天才少年,14歲參加高考
曹原1996年出生於四川成都,三歲的時候跟隨父母搬到深圳。
曹原從小就顯示出與其他孩子的不同,尤為痴迷“拆解”各種玩具和電器,家中的收音機、遙控器、電視曹原都“拆”了個遍。不到10歲就敢把父母的銀飾溶解用於自己的硝酸實驗。
在學習上曹原也展示了他的天賦異稟,別人讀完初中高中需要6年,他只用3年。14歲就參加高考,以699分的成績被中國科技大學少年班錄取,並選入“嚴慈物理英才班”。眾所周知“嚴慈物理英才班”培養的人才都是未來頂級的科學家。
當然,在天才輩出的“嚴慈物理英才班”,曹原依然如魚得水,他並沒有被周圍優秀的同學掩蓋光芒。與多數只顧埋頭讀書、做實驗的學生不同的是,曹原性格開朗、愛好廣泛,他對文學、體育也很感興趣,因此他在學校人緣頗好。
在大學期間,曹原獲得中科大本科生最高榮譽獎——郭沫若獎學金,該獎項要院系前三名才夠格領取,可以看出曹原當屬人才中的絕頂精英。
曹原大學期間一路順風順水,2014年,年僅18歲就被保送到美國麻省理工學院攻讀博士。讀博期間,曹原繼續發揮他的創新和探索精神。
破解107年的科學難題
在讀博期間,曹原一直記得他中學時的老師曾講過:如果誰可以發現常溫狀態下的超導材料,那就足以顛覆世界。
帶著這一念想,曹原加入了石黑烯超導研究小組,師承世界頂尖石墨烯研究者。對於該領域,曹原知道,1911年,有一位荷蘭物理學家發現了一種超導體,能夠使傳輸過程中的能量損耗降為零,但遺憾的是,這種超導體要在接近-273℃時,電子才可以通行無阻,並且這種材料的冷卻成本非常高,在現實中根本難以實現。
近100多年來,關於超導材料的研究從未停滯,全世界的科學家對該領域一籌莫展,直到2018年中國少年曹原的發現改變了這一現狀。
曹原加入石黑烯研究組後,在一次實驗中,他發現石墨烯的排列結構具有非常規超導電性的因子。
因此,他有了一個大膽的想法,用石墨烯代替實現超導!曹原的理由是,石墨烯是當前最薄、最堅硬的奈米材料,不僅結構穩定,導電效能還很強大。
然而,當時曹原提出的方案並沒有被人採納,許多人覺得曹原一個95後的毛頭小子,怎麼可能破解困擾科學界100多年的難題?當然,曹原並沒有理會這些,只是一心投入自己的研究。
在經過無數次的實驗後,曹原驚喜地發現:當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度時,就會產生以零電阻傳輸的超導效應。
曹原堅定地認為,利用石墨烯來製造下一代超高頻電子器件,或使未來計算機處理器的執行速度比現在高几十倍,甚至上百倍。
2015年曹原將研究成果寫成論文投給了《自然》雜誌,該論文一經刊登,轟動科學界。這一年,曹原年僅22歲。
曹原對石墨烯超導形態的發現,造福了全世界。該成果後來被廣泛應用於醫療設施、電網裝置、電子產品等生活設施中。
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到16分鐘。曹原的研究成果,在接下來的幾十年將極大地促進全球高鐵、能源傳輸等領域的發展。
拒絕美籍,回國報效
曹原的研究成果震驚科學界後,曹原本人也成為了國外各大頂級機構和名校爭搶的人才。美帝方面更是直接開出誘人的高薪和教授職位,以及綠卡,邀請曹原留下來效力美帝。
但心懷“科技強國”夢想的曹原不為所動,他鏗鏘有力地答覆:我是中國人,完成學業後我肯定要回國,只要祖國需要我,那就是我最好的歸宿。
帶著這份熱忱,曹原博士畢業後,毅然回國,並加入華為,繼續研究石墨烯在電子能源行業的落地使用。
曹原的研究使中國在這個領域突飛猛進,同時也給世界關於能源的支出節省了一大筆資金,讓世界科學又邁進了一步。