曹原：駕馭石墨烯的少年

齊菠蘿

2018年12月18日，世界頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)布了“2018年度科學(xué)人物”，1996年出生、在美國(guó)麻省理工學(xué)院攻讀博士的中國(guó)學(xué)生曹原位居榜首;2018年3月，該雜志罕見地刊載了兩篇有關(guān)石墨烯超導(dǎo)重大發(fā)現(xiàn)的文章，而這兩篇文章的第一作者都是曹原。

這是《自然》雜志149年歷史上的首次，曹原也成為以“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……

一時(shí)間，全世界驚嘆：曹原是誰？他到底有多牛？

轟動(dòng)世界的“石墨烯駕馭者”

2017年，曹原和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度（魔角），就會(huì)產(chǎn)生以零電阻傳輸電子的神奇超導(dǎo)效應(yīng)。這種用石墨烯實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的方法，開創(chuàng)了物理學(xué)一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，有望大大提高能源的利用效率與傳輸效率。

《自然》于2018年3月5日刊發(fā)的兩篇文中提到，曹原團(tuán)隊(duì)在魔角扭曲的雙層石墨烯中發(fā)現(xiàn)了新的電子態(tài)，可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)從絕緣體到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，打開了非常規(guī)超導(dǎo)體研究的大門。這一重磅消息瞬間引爆全球，該雜志稱曹原為“石墨烯駕馭者”。

眾所周知，從發(fā)電站到用戶的傳送過程中，能量是有損耗的，而且損耗量巨大。1911年，荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)，當(dāng)汞被冷卻至4.2K（-268.95℃）以下時(shí)，電子可以通行無“阻”，從而將能源損耗降到最低。這個(gè)“零電阻狀態(tài)”被稱為“超導(dǎo)電性”。

但問題是，超導(dǎo)體要在4.2K以下的環(huán)境中才能顯現(xiàn)其近乎零損耗的輸電能力，而這其中的冷卻成本高得讓人絕望。于是，全世界的科學(xué)家開始了各種實(shí)驗(yàn)，去尋找低成本超導(dǎo)材料。“物理學(xué)家已經(jīng)在黑暗中徘徊了30年，試圖解開銅氧化物超導(dǎo)的秘密……”如今，中國(guó)青年曹原，成了照亮黑暗的那盞明燈。

然而，研究過程最初并不順利。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)角精確地控制在1.1°附近。在經(jīng)歷了一次又一次的失敗后，曹原依舊信心滿滿地說：“實(shí)驗(yàn)失敗是家常便飯，心態(tài)平和地對(duì)待失敗就沒什么壓力了。吃一塹長(zhǎng)一智，做得多了，慢慢有經(jīng)驗(yàn)了，難題自然就攻克了?！?/p>

在之后的半年多時(shí)間里，他夜以繼日地待在實(shí)驗(yàn)室，克服了樣品無法承受高熱、機(jī)械部件有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。

“我并不特別”

1996年，曹原出生在成都，3歲多時(shí)隨父母去了深圳。在深圳景秀小學(xué)讀書時(shí)，往往老師剛說出題目，曹原就喊出答案。“我那時(shí)經(jīng)常接嘴、插嘴或者和老師頂嘴?！辈茉挥X得自己比同齡人聰明多少。他說：“我只是比較愛讀科技類的課外書，像《科學(xué)探索者》，我前前后后翻了好多遍，為我現(xiàn)在的知識(shí)面打下了很好的基礎(chǔ)。我現(xiàn)在的動(dòng)手能力，也得益于小時(shí)候常在家搗鼓電子電路和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷?！?/p>

小學(xué)六年級(jí)時(shí)，曹原轉(zhuǎn)入深圳市耀華實(shí)驗(yàn)學(xué)校。在這里，他更加放飛自我：課桌、椅子、黑板都沒能逃過他的“毒手”，甚至連老師的講臺(tái)都被他拆了;他在學(xué)校搞了個(gè)實(shí)驗(yàn)室，還在家里弄了個(gè)實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)時(shí)做實(shí)驗(yàn)所需的硝酸銀很貴，也很難買到，他就買來了硝酸，偷偷地把媽媽的銀鐲子放進(jìn)去，人工合成了硝酸銀。

這些事驚動(dòng)了校長(zhǎng)，校長(zhǎng)非但沒有責(zé)怪他，反而連連稱贊：“這孩子是個(gè)好苗子，是個(gè)天才！”并當(dāng)即決定把他送進(jìn)少年班，接受“超常教育”。

2009年9月，13歲的曹原考上了高中。那時(shí)學(xué)業(yè)繁忙，每天放學(xué)回家常常超過22點(diǎn)了，但他還要花一個(gè)多小時(shí)搗鼓各種化學(xué)試劑。

“在學(xué)習(xí)中，重要的不是老師，也不是特別的教材與習(xí)題，而是自己愿意鉆研的學(xué)習(xí)興趣，以及善于鉆研的自學(xué)能力?！辈茉貞浾f。

第二年，14歲的曹原提前參加高考，以669分的成績(jī)考入中國(guó)科技大學(xué)少年班，并入選“嚴(yán)濟(jì)慈物理英才班”。

天才輩出的中科大少年班競(jìng)爭(zhēng)激烈，曹原卻在其中如魚得水。他經(jīng)常穿梭于各大教授的辦公室，一臉認(rèn)真地逐一去請(qǐng)教，還時(shí)不時(shí)提出一些刁鉆古怪的問題。2012年，曹原被選為首批交流生赴密歇根大學(xué)學(xué)習(xí);2013年6月又被牛津大學(xué)選中，受邀參加為期兩個(gè)月的科研實(shí)踐;2014年，曹原從中科大畢業(yè)時(shí)獲得了該校本科生的最高榮譽(yù)獎(jiǎng)——郭沫若獎(jiǎng)學(xué)金。之后，他前往美國(guó)攻讀博士學(xué)位。

《自然》雜志說，曹原認(rèn)為自己“并不特別”。畢竟，他在大學(xué)里還是待滿了四年，他說：“我只是跳過了中學(xué)里面一些無聊的東西?！?h3>星空下的安靜少年

臉上帶著稚氣的曹原，被網(wǎng)友譽(yù)為“科學(xué)大神”。但麻省理工學(xué)院的導(dǎo)師覺得，曹原在內(nèi)心深處是個(gè)“修補(bǔ)匠”，喜歡把東西拆開重裝?！懊看挝疫M(jìn)他的辦公室，里面都是亂糟糟的，桌上堆滿了計(jì)算機(jī)和自制望遠(yuǎn)鏡的零件?！?/p>

有趣的是，除了專注于枯燥的學(xué)術(shù)研究，曹原還是個(gè)很懂生活情調(diào)的人。閑暇時(shí)，他喜歡和朋友一起四處旅行。

他特別喜歡看奧地利魔術(shù)大師表演的魔術(shù)，有時(shí)為了看一場(chǎng)表演，甚至?xí)苯语w去維也納。與簡(jiǎn)單的“變戲法”不同，歐洲魔術(shù)師非常注重藝術(shù)效果，會(huì)用奇思妙想的創(chuàng)意、行云流水的表演，甚至高科技AR技術(shù)，將觀眾卷入一場(chǎng)奇幻之旅。

曹原說，魔術(shù)所有的“不可思議”都是以科學(xué)原理為支撐的，因而魔術(shù)師在物理、化學(xué)、生物等方面都需要積累一定的知識(shí)，這樣創(chuàng)作出的作品才會(huì)令人耳目一新。

還有朋友開玩笑說，曹原成了一名“科學(xué)大神”，世界上卻少了一位“超級(jí)廚神”。原來，從小就嘴饞的他，不僅熱愛美食，高興時(shí)還會(huì)到超市采購各種食材，親自下廚，清蒸魚、燒茄子、爆炒肚片等一桌子色香味俱全的菜肴不在話下，讓同事們大飽口福。

曹原還經(jīng)常在朋友圈發(fā)天文觀測(cè)的照片。他喜歡天文攝影，工作之余會(huì)通過天文攝影來進(jìn)行自我調(diào)節(jié)?！把鐾强湛偸悄茏屛野察o下來。天文攝影涉及包括光學(xué)、精密機(jī)械、電子電路、嵌入式程序等在內(nèi)的多方面科學(xué)技術(shù)，折騰這些東西，都是我的興趣?！?/p>

對(duì)于自己的“學(xué)霸”成長(zhǎng)經(jīng)歷和取得的成就，曹原保持著平和的心態(tài)。面對(duì)世界給予他的如此殊榮，他只說了一句簡(jiǎn)單的話：“一個(gè)扎實(shí)走好每一步、過好每一天的人，他的未來一定不會(huì)太差。”