天才！96年的博士生连发两篇Nature，石墨烯超导重大发现
来源 | 中科大新创校友基金会/青塔 编辑 | 化学加
导读
2018年3月5日，国际顶尖期刊Nature连刊两文，以背靠背长文形式在网站刊登了麻省理工学院Jarillo-Herrero教授课题组墨烯超导重大发现。此外，Nature在网站还配以Eugene J. Mele的评述。特别值得关注的是，本次两篇重磅文章第一作者是来自中国的博士生曹原。曹原本科毕业于中科大少年班，令人惊讶的是，这位博士生今年年仅21岁。
曹原近照
2018年3月5日《自然》以背靠背长文形式在网站刊登了重大研究成果，甚至来不及排版，文章还配以第三篇文章作为评述前述成果。值得一提的是：曹原还和导师分享了其中一文的共同通讯作者。通讯作者通常由教授等课题组长担任。曹原成为通讯作者，表明他是论文的主要创意贡献者之一。
Pablo Jarillo-Herrero教授与曹原发表的论文
Yuan Cao, P. Jarillo-Herrero et al. Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices. Nature 2018. DOI:10.1038/nature26154
2. Yuan Cao, P. Jarillo-Herrero et al. Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature 2018. DOI:10.1038/nature26160
3. Eugene J. Mele. Novel electronic states seen in graphene.（本文为评论Jarillo-Herrero教授与曹原的文章）
MIT石墨烯超导重大发现！
范德华异质结构是二元构筑单元垂直堆叠而成，在二维材料丰富的功能性基础上，可以实现更多的工程化操纵。其中一个方向，就是通过控制层间扭曲角度，来调控范德华异质结的电子结构。
前述两篇重磅论文，通讯作者为麻省理工学院（MIT）的Pablo Jarillo-Herrero教授。 Jarillo-Herrero和曹原等人团队在魔角扭曲的双层石墨烯中发现新的电子态，可以简单实现绝缘体到超导体的转变，打开了非常规超导体研究的大门。
Jarillo-Herrero与曹原等人发现，堆叠的双层石墨烯中，电学行为对原子排列非常敏感，影响层间电子移动。对于物理学家而言，电学行为通常是由能量主导。而在这项研究中，单层石墨烯内原子间电子移动有关的能量在eV量级，而在层间的电子移动涉及的能量量级最多在几百meV。
要想解开这个谜题，对称性是关键！
对于结构高度有序的单层石墨烯而言，电学性能取决于对称性。研究人员制备了旋转扭曲的双层石墨烯，通过电子之间的相互作用来控制整个体系的电子态。旋转产生的位错使石墨烯层中的电子能带结构不再对齐，单胞变大。
这项研究成果，为超导研究带来了新思路，也为全新电学性能的探索和工程化提供了良好的研究平台。
谁是曹原？老怪眼中的小怪物
中科大新创校友基金会与少年班校友会向曹原祝贺他的成果。曹原表示“能做出这个级别的成果我也很激动，以后一定会再接再厉。我很感激母校以及少年班对我的教育和指导，热烈祝贺中国科大少年班成立40年！”。曹原还说“说一下我对师弟师妹的建议吧，如果有志向做实验方向的我建议在本科期间提高自己的动手能力。物理直觉很重要，模电数电和程序设计如果能学好的话对将来的实验会有很大帮助。希望师弟师妹们都能到自己的梦校从事理想的研究！”
曹原曾荣获中国科大本科生最高荣誉奖——郭沫若奖，是中国科大-牛津暑期交流项目首批学生，并曾荣获“海外交流奖学金”。这些奖项均由中国科大新创校友基金会资助。新创基金会为过去11年资助激励的曹原、何江（0508郭沫若奖，哈佛毕业典礼首位中国演讲人）等青年才俊深感自豪！
曹原近照（来自其Facebook主页）。
曹原，1996年出生，籍贯四川成都。2010年，14岁的曹原从深圳耀华实验学校考入蜚声中外的中国科学技术大学少年班学院，并入选“严济慈物理英才班”。
从中学时代起，曹原即受益于“超常教育”。据当时的媒体报道：曹原2007年到深圳耀华实验学校读书，该校主管超常教育的副校长为朱源。后者曾任教中国科大少年班20多年。曹原用了三年的时间读完小学六年级、初中和高中的课程。高考总分为理科669分。
天才代出的中国科大竞争激烈，少年班面对的是一大批杀手名捕。但是曹原却如鱼得水。曹原在《计算物理》课遇到令人闻风丧胆的杀手丁泽军教授（江湖上人称丁老怪）。丁老怪向新创校友基金会回忆曹原时介绍“很聪明的家伙！本科时计算物理课程中的课题研究成果发了一篇文章，J. Mag. Mag. Mater. 355 (2014) 93-99.没花多少时间，也就是一个寒假就做完了”。当记者调侃“真的是怪物啊！”本人也被认为是老怪的丁泽军教授肯定“是的，我非常惊奇，之后每年计算物理课绪论时，我都要提到这些以往的神人。”
牛津大学陈宇林教授（9500）与中国科大-牛津访问学生在一起
中国科大物理学院教授曾长淦也证实“这是在我实验室混过的娃”。曾长淦回忆“（本科）在我们实验室还发了一篇PRB理论文章呢。当时就觉得他太厉害了”。曾教授接受新创基金会采访回忆起曹原：“我实验室出了很多位郭沫若奖，但曹原在其中还是显得卓尔不群，非常特别。我们的研究以实验为主，但曹原发的却是理论文章。虽然在实验选题、方向与写作上我可给他指导，但在技术细节上无法手把手教他。曹原是如此的令人放心：只要把题目交给他就行，他一定能做出来！ 聪明人很多，曹原却还主动。计算遇到困难，他永远会想尝试其他的软件方法。曹原爱好广泛，也喜欢计算机，什么都能捣腾，朋友圈经常发天文观测的照片。才气过人的天才往往持才傲物，但曹原却非常低调沉稳，情商很高。他在我们实验室时就很受欢迎。去年他曾回科大访问，提到了研究的进展。看到成果发表。我很高兴！”
曹原荣获郭沫若奖时与中国科大时任校长侯建国校长在一起
一位与曹原熟悉的少年班毕业生说：我们都觉得他可能成为下一个庄小威，这一点都不过分。他实在是太强了，以前在科大就是传说级的人物。
原文标题：石墨烯超导突破！少年班小鲜肉一天两登《自然》 有删减https://www.ustcif.org/default.php/content/3704
论文原文：
https://www.nature.com/articles/nature26154
https://www.nature.com/articles/nature26160
https://www.nature.com/articles/d41586-018-02773-w
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