Nature狂魔!「魔角天才」曹原證三層石墨烯「自旋三重態」超導性
95后Nature狂魔曹原再出擊!剛剛,他迎來了自己的第8篇Nature論文:

96年、8篇Nature、1篇Science。
僅2021年上半年,曹原就已經發表了3篇Nature+1篇Science,發表間隔時間最長不過一個月,最短僅7天。

今年4月,曹原7天內發兩篇Nature
因此,他還收獲了一個生動的名字,叫「石墨烯駕馭者」(Graphene Wrangler),聽起來竟然有種駕馭宇宙魔方的感覺。
在這篇新的文章中,一種被稱為「魔角扭曲三層石墨烯」的材料系統表現出超導性。
這可能會促進量子計算的進步。
魔角三層石墨烯:「自旋三重態」超導體
兩層變三層,在魔角三層石墨烯上再次發現了在強磁場中罕見超導現象,這位魔角天才只專注做一件事。
曹原表示,「該研究中發現的魔角三層石墨烯是一種非常罕見的超導體,被稱為「自旋三重態」,不受強磁場的影響。」
在最新Nature論文中,研究發現,當 θ 等于大約1.6 °的魔角時,系統進入強耦合狀態的角度。
魔角扭曲三層石墨烯中罕見的自旋三重態超導現象
曹原在這種魔角扭曲三層石墨烯 (MATTG) 中觀察到了「超導現象」,并研究了這種超導現象的自旋特性。
具體講,MATTG在低溫(低至1開爾文)下電阻為零,變為超導體。
然后,他們在石墨烯層的平面上對 MATTG 施加一個磁場。
結果發現,MATTG在高達 10 特斯拉的驚人「高磁場」下仍然表現出超導性,這比傳統超導體所預測的材料所能承受的磁場高出3倍!
實驗中,研究人員是將三層石墨烯堆疊在一起,并將中間的一層相對于外層旋轉 1.56 度來制造MATTG。
然后通過一塊磁場方向與材料平行的大磁鐵控制磁場,在越來越高的磁場下測試了MATTG的超導性。
研究發現,當不斷增加周圍的磁場時,MATTG的超導性一直很強,直到消失。

高平面磁場下 MATTG 中的超導性
超導性源于電子結合成稱為庫珀對的兩個電子。在自旋單重態 「庫珀對」中,電子自旋(內在角動量)向相反的方向。
而在石墨烯材料平面存在強磁場的情況下,自旋單線態「庫珀對」拉開,因為一種稱為「塞曼效應」的現象導致自旋在同一方向上排列。
這種特性被稱為「自旋三重態」。

傳統超導體的自旋單線態和魔角扭曲三層石墨烯的自旋三重態
未來,這種奇異的超導體可以極大地改進磁共振成像(MRI)技術。
目前,MRI 機器僅限于 1-3 特斯拉的磁場。
如果它們可以用自旋三重態超導體制造,那么 MRI 就可以在更高的磁場下運行,以產生「更清晰」的人體圖像。
此外,三層石墨烯中「自旋三重態」超導性的新證據也可以幫助科學家設計更強大的超導體,以用于實際量子計算。
Nature發文不「封神」,曹原:會繼續仰望星空
8篇Nature,石墨烯駕馭者,Nature年度人物,Nature創刊以來年齡最小入選者......
這些形容詞都不足以描述曹原和他的研究。
他只是一個專注于科研的學者。
這個出生于96年,用一年時間學完小學六年級和初一的課程,初一讀了一個月,初二讀了三個月,初三不到半年就參加了中考。
14歲考入中科大少年班的年輕人只是說,「我不覺得自己比同齡人聰明多少。」「我只是跳過了中學里一些無趣的部分。」
2010年,14歲的曹原考入中科大「嚴濟慈物理科技英才班」,是嚴濟慈班第一屆學生。
和曹原同班的還有量子計算原型機「九章」研發團隊最年輕成員鄧宇皓,7次在國際核心期刊發表研究論文的任亞飛。
嚴濟慈班的錄取標準同樣是不唯成績論,關鍵要有「興趣」,要找「談起物理手舞足蹈的人」。
同樣,前不久清華公布了「丘成桐數學科學領軍人才培養計劃」,不用高考,初三可報,在被問及「領軍人才」應該具備什么素質時,丘成桐先生表示:要有「好奇心」,想學好數學。
「興趣和好奇心」能帶來長久的堅持,但也只是科研這場漫長旅程的「入場票」,除了這兩點之外,還要有一種早已注定但卻無法決定的東西——天分。
很幸運,這兩樣東西曹原都有了。
也正因此,他的科研之路一直走到今天,而「8篇Nature」只是截至目前這段科研旅程中的點綴。
對于曹原,除了「8篇Nature」和「少年神童」,更引人矚目的是他的科研歷程,Nature發文并不代表「封神」,年輕的科研人員才是我們值得尊敬的對象。
曹原的研究仍在繼續,我們也會這一直關注他「仰望星空」的旅程。
「那里更容易看到星星。」(圖源:曹原個站)
這不過是他的第8篇Nature,未來還會有多少篇呢?