轰动国际学界 石墨烯“魔角”让石墨烯变超导体

世界顶尖学术期刊、英国《自然》杂志（Nature）在北京时间12月19日零时发布了2018年度影响世界的十大科学人物，发现石墨烯超导角度的“神童”曹原出现在榜单的第一位。

2018年3月5日，《自然》背靠背发表了两篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文。这名中科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界，直接开辟了凝聚态物理的一块新领域。如今，正有无数学者试图重复、拓展他的研究。

曹原的青少年时期过得相当“非主流”。18岁时，他就在合肥读完了中国科学技术大学的本科，前往美国攻读博士学位。那之后他也没有放慢脚步：今年，21岁的曹原发表了两篇关于碳原子薄膜表现出的奇异行为的论文，在物理学开辟出一片全新的疆域。曹原承认自己的情况并不常见，但说自己并不特别。毕竟，他在大学里还是待满了四年：“我只是跳过了中学里面一些无聊的东西。”

2014年，当曹原加入实验室的时候，美国麻省理工学院的PabloJarillo-Herrero课题组就已经在用不同的角度堆叠、旋转碳原子层了。曹原的工作是研究垒在一起的两层石墨烯彼此间轻微偏转会发生什么，按照理论预测，轻微的偏转就会让材料行为产生剧变。许多物理学家对此心存怀疑。但曹原着手搭成微妙偏转的石墨烯层后，他发现了奇怪的东西。置于一个小型电场，温度降至绝对零度以上1.7度，通常会导电的石墨烯成为了绝缘体。这就够令人吃惊了。“我们知道它会在学界引起轰动。”曹原说道。不过，更好的还在后面：稍微调整一下电场，偏转的石墨烯层就变成了超导体，电流可无阻流动。在第二个样本中观察到同样的现象后，实验组相信这是真的。

简单的旋转就能让碳原子薄膜进入复杂的电子态，如今，物理学家们都争着要在其他扭转的二维材料上创造出激动人心的行为。一些人甚至希望石墨烯可以揭开复杂材料高温超导的奥秘。“我们能做的事情太多了。”哥伦比亚大学物理学家CoryDean说道。“我眼下都要被机会淹没了。”

要使平行的两层石墨烯旋转成约1.1°的“魔角”，需要一些试误，但曹原很快就能可靠地完成。他的实验技巧至关重要，Jarillo-Herrero说道。曹原开创了一种撕出单层石墨烯的方法，以制出具有相同角度的双层堆叠，接着微调校准。他还调整了低温系统的温度，使超导性得以更清晰地显现。

今年22岁的曹原，尚不知道自己的科研生涯会走向何方。“关于魔角石墨烯，我们还要做很多工作，”他说道。然而，据曹原在中科大的研究生导师、物理学家曾长淦所知，世界范围的大学已经对他青眼有加，不仅抛来博士后工作，还有教职。“在中国的凝聚态物理学界，人人都知道曹原的名字，”曾长淦说道。中科大乐于见到他回来，不过，曾长淦预期曹原目前还是会留在美国。“那里，更容易看到群星璀璨。”