天才少年解決百年難題,有望成為諾獎最小得主,棄美歸中報效祖國
2018年一個年僅22歲的中國小伙讓全世界為之一震,只因他攻克了困擾科學(xué)家107年之久的世紀(jì)難題,并在全球頂級科學(xué)周刊自然上發(fā)表論文,開辟了凝聚態(tài)物理研究的新領(lǐng)域,榮登世界頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志,年度十大科學(xué)家之首!他的一句,我是一個中國人,我學(xué)成以后要回到中國去,影響了無數(shù)人。如果哪天這個小伙子拿了中國第一個諾貝爾物理學(xué)獎,請不要驚訝,因為他叫曹原。如今,數(shù)百位世界級學(xué)者正在試圖復(fù)制、拓展他的科研成果。一旦成果落地,將為世界能源行業(yè)節(jié)省數(shù)千億美元的資金。

曹原1996年出生于四川成都,3歲隨父母遷入深圳。自打記事起,曹原就對鋪滿各種元件和線路的電子產(chǎn)品產(chǎn)生了極大的興趣。當(dāng)時他最喜歡做的事便是將電子產(chǎn)品拆了裝,裝了又拆。最后又去研究里面的電子線路。正因為從小對電子產(chǎn)品的興趣為他日后改寫世界科學(xué)進程埋下深深的伏筆。11歲時,因為異于常人的天賦,他被選拔進入深圳耀華實驗小學(xué)超常班。簡單來說這是一所專門培養(yǎng)“天才少年”的學(xué)校。從小就是大人口中“別人家的孩子”的曹原僅僅不到3年的時間,就完成了小學(xué)六年級、初中、高中所有課程學(xué)習(xí)。曹原不僅學(xué)完了高中的全部知識;甚至還有一大半時間去折騰實驗。除了學(xué)習(xí)之外,他呆得最多的地方就是布滿各種儀器的實驗室。
14歲的曹原迎來人生第一次高光時刻,以高考理科669分的成績考入聲名赫赫的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班學(xué)院,并入選“嚴(yán)濟慈物理英才班”。中科大本身就是培養(yǎng)科學(xué)家的大學(xué),而嚴(yán)濟慈物理英才班更是定向培養(yǎng)未來頂級科學(xué)家的地方。能進這個少年班學(xué)習(xí)的人,都是經(jīng)歷過一輪又一輪慘烈的廝殺;最后才留下了精英中的精英。然而,天才輩出的中科大少年班競爭激烈,曹原在其中卻如魚得水。與常見的只顧埋頭讀書、做實驗的學(xué)生不同,曹原不僅性格活潑開朗,而且愛好廣泛,他喜歡文學(xué)、運動、計算機,朋友圈還經(jīng)常發(fā)有關(guān)天文觀測的照片。才氣過人的天才往往恃才傲物,但曹原卻非常低調(diào)謙虛,在班里頗有人緣。

2012年,作為中科院首批國際交流生,曹原被派往美國頂級研究型大學(xué)——密歇根大學(xué)學(xué)習(xí)。次年6月,又被牛津大學(xué)選中,受邀做兩個月的科研實踐。2014年,18歲的曹原榮獲中科大本科生最高榮譽獎——郭沫若獎學(xué)金。2016年從中科大畢業(yè)后,曹原在牛津大學(xué)實踐時的導(dǎo)師陳宇林教授,推薦他前往美國麻省理工學(xué)院電氣工程與計算機科學(xué)系,攻讀博士學(xué)位,師從著名物理學(xué)家巴勃羅·哈里羅·埃雷羅。在教授指導(dǎo)下,曹原開始重點研究關(guān)于石墨烯材料“超導(dǎo)電性”的尖端課題。

眾所周知,1911年,荷蘭物理學(xué)家卡末林?昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)了一種能夠?qū)㈦娮訐p失降到0的傳輸材質(zhì),命名為“超導(dǎo)體”。因為這一發(fā)現(xiàn),昂內(nèi)斯榮獲諾貝爾獎。但令人遺憾的是,要想實現(xiàn)這種傳輸條件,環(huán)境必須在冷卻至絕對零度(也就是零下273攝氏度)。這在現(xiàn)實世界中絕不可能,因此這一科研成果無法付諸實踐,此后的107年,科學(xué)界無數(shù)科學(xué)家前赴后繼,一直希望研制出能夠在常溫條件下實現(xiàn)“超導(dǎo)體”性能的材料,卻都以失敗告終,直到曹原的出現(xiàn)。

在攻讀博士期間,曹原發(fā)現(xiàn),當(dāng)疊在一起的兩層石墨烯彼此之間發(fā)生輕微偏移的時候,按照他的理論推測,材料會發(fā)生劇變,有可能實現(xiàn)超導(dǎo)體性能。但他的這一推測,卻引起了諸多物理學(xué)家的質(zhì)疑,他們認(rèn)為這不過是一個20歲的小孩,關(guān)于世界的美好幻想。真實的試驗結(jié)果絕不像曹原想象的那樣簡單。面對種種質(zhì)疑聲,曹原并沒有做出任何回應(yīng),實踐才是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。他要用成果狠狠地打他們一耳光,雖然在理論轉(zhuǎn)換為實驗的過程中,曹原遭遇了種種困難;但他心態(tài)非常好,每一次失敗他就安慰自己,“實驗失敗是家常便飯,為此他日夜蹲守在實驗室,克服高溫、極寒等多種極端困難條件,一次又一次的為捍衛(wèi)自己的夢想,努力付出。終于,在一次實驗中,曹原巧妙地將角度旋轉(zhuǎn)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(dǎo)體,電子在其間暢行無阻,曹原終于向世界證明了自己!

欣喜若狂的曹原深知,這將是一個改變世界的研究成果。為此他小心謹(jǐn)慎,通過7個月的反復(fù)實驗,最終確立起石墨烯傳導(dǎo)的全方位理論!2018年3月5日,曹原把論文投給世界頂級科學(xué)雜志《自然》。收到曹原的投稿后,《自然》編輯部一片嘩然,激動得都沒來得及排版,就將其中一篇文章提前發(fā)到了雜志網(wǎng)站上,隨后通過另外一篇文章進行評述。一經(jīng)刊登,曹原瞬間震撼了世界!全球科學(xué)家都迫切地希望自己能在實驗室中,復(fù)制曹原創(chuàng)造的奇跡?!痹诓茉l(fā)表論文之后,短短9個月,石墨烯的初步商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)落地。曹原的發(fā)現(xiàn)將極大地促進電子消費品工業(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)千億的資金!

一朝成名,天下雷動!從美國到歐洲,無數(shù)頂級大學(xué)和科研機構(gòu)向他拋出橄欖枝。如果曹原愿意,他可以成為麻省最年輕的教授或者歐洲科學(xué)研究院最年輕的學(xué)者,但他對這一切都不屑一顧。在石墨烯超導(dǎo)論文轟動世界的第三天,曹原回到中科大,這一天,是中科大少年班成立40周年紀(jì)念日。曹原將這份舉世無雙的研究成果當(dāng)作壽禮以慶祝少年40大壽!那天,滿身霞光的曹原說了一句平淡的話,我是一個中國人,我學(xué)成以后要回到中國去!

此后,曹原將自己的研究不斷推進。在最近的兩篇《自然》中,曹原及其團隊將石墨烯“扭轉(zhuǎn)”了三層!在三層石墨烯中,曹原團隊依然觀測到了超導(dǎo)電性,而且其電子結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)性能比雙層石墨烯具有更好的可調(diào)性,這無疑為開發(fā)新型的量子材料帶來了更多可能。迄今為止,這位年僅25歲的“石墨烯天才”已經(jīng)在《自然》上發(fā)表了6篇論文。2021年8月,曹原獲2021年凝聚態(tài)物理領(lǐng)域青年物理學(xué)家最高獎(William L. McMillan Award)。以表彰其在“扭曲雙層石墨烯中發(fā)現(xiàn)和探索超導(dǎo)電性和相關(guān)量子現(xiàn)象”取得的成就。

擁有巨大光環(huán)的曹原,卻很少能夠在報紙或相關(guān)媒體上尋找到他的真面目。曹原的品性與許多喜歡吹噓自己的專家不同,或者正是這份低調(diào),才讓曹原自己能夠免受媒體的打擾,專心搞研究。年少成名的曹原,現(xiàn)在被看做很有可能成為“最年輕的諾貝爾獎獲得者”。以曹原為標(biāo)志的杰出少年,正開啟中國史上最宏偉的強盛之路!未來的中國,必定有十個百個、乃至成千上萬個曹原,必將用科技的星星之火點燃一個屬于中華民族的偉大時代。以上就是今天節(jié)目的全部內(nèi)容,有興趣的小伙伴可以在留言區(qū)留言討論。