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Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

仅2021年上半年,曹原就已经发表了3篇Nature+1篇Science,发表间隔时间最长不过一个月,最短仅7天。

作者:佚名来源:新智元|2021-07-22 15:35

 

95后Nature狂魔曹原再出击!刚刚,他迎来了自己的第8篇Nature论文:

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

96年、8篇Nature、1篇Science。

仅2021年上半年,曹原就已经发表了3篇Nature+1篇Science,发表间隔时间最长不过一个月,最短仅7天。

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

今年4月,曹原7天内发两篇Nature

因此,他还收获了一个生动的名字,叫「石墨烯驾驭者」(Graphene Wrangler),听起来竟然有种驾驭宇宙魔方的感觉。

在这篇新的文章中,一种被称为「魔角扭曲三层石墨烯」的材料系统表现出超导性。

这可能会促进量子计算的进步。

魔角三层石墨烯:「自旋三重态」超导体

两层变三层,在魔角三层石墨烯上再次发现了在强磁场中罕见超导现象,这位魔角天才只专注做一件事。

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

曹原表示,「该研究中发现的魔角三层石墨烯是一种非常罕见的超导体,被称为「自旋三重态」,不受强磁场的影响。」

在最新Nature论文中,研究发现,当 θ 等于大约1.6 °的魔角时,系统进入强耦合状态的角度。

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

魔角扭曲三层石墨烯中罕见的自旋三重态超导现象

曹原在这种魔角扭曲三层石墨烯 (MATTG) 中观察到了「超导现象」,并研究了这种超导现象的自旋特性。

具体讲,MATTG在低温(低至1开尔文)下电阻为零,变为超导体。

然后,他们在石墨烯层的平面上对 MATTG 施加一个磁场。

结果发现,MATTG在高达 10 特斯拉的惊人「高磁场」下仍然表现出超导性,这比传统超导体所预测的材料所能承受的磁场高出3倍!

实验中,研究人员是将三层石墨烯堆叠在一起,并将中间的一层相对于外层旋转 1.56 度来制造MATTG。

然后通过一块磁场方向与材料平行的大磁铁控制磁场,在越来越高的磁场下测试了MATTG的超导性。

研究发现,当不断增加周围的磁场时,MATTG的超导性一直很强,直到消失。

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

高平面磁场下 MATTG 中的超导性

超导性源于电子结合成称为库珀对的两个电子。在自旋单重态 「库珀对」中,电子自旋(内在角动量)向相反的方向。

而在石墨烯材料平面存在强磁场的情况下,自旋单线态「库珀对」拉开,因为一种称为「塞曼效应」的现象导致自旋在同一方向上排列。

这种特性被称为「自旋三重态」。

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

传统超导体的自旋单线态和魔角扭曲三层石墨烯的自旋三重态

未来,这种奇异的超导体可以极大地改进磁共振成像(MRI)技术。

目前,MRI 机器仅限于 1-3 特斯拉的磁场。

如果它们可以用自旋三重态超导体制造,那么 MRI 就可以在更高的磁场下运行,以产生「更清晰」的人体图像。

此外,三层石墨烯中「自旋三重态」超导性的新证据也可以帮助科学家设计更强大的超导体,以用于实际量子计算。

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

Nature发文不「封神」,曹原:会继续仰望星空

8篇Nature,石墨烯驾驭者,Nature年度人物,Nature创刊以来年龄最小入选者......

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

这些形容词都不足以描述曹原和他的研究。

他只是一个专注于科研的学者。

这个出生于96年,用一年时间学完小学六年级和初一的课程,初一读了一个月,初二读了三个月,初三不到半年就参加了中考。

14岁考入中科大少年班的年轻人只是说,「我不觉得自己比同龄人聪明多少。」「我只是跳过了中学里一些无趣的部分。」

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

2010年,14岁的曹原考入中科大「严济慈物理科技英才班」,是严济慈班第一届学生。

和曹原同班的还有量子计算原型机「九章」研发团队最年轻成员邓宇皓,7次在国际核心期刊发表研究论文的任亚飞。

严济慈班的录取标准同样是不唯成绩论,关键要有「兴趣」,要找「谈起物理手舞足蹈的人」。

同样,前不久清华公布了「丘成桐数学科学领军人才培养计划」,不用高考,初三可报,在被问及「领军人才」应该具备什么素质时,丘成桐先生表示:要有「好奇心」,想学好数学。

「兴趣和好奇心」能带来长久的坚持,但也只是科研这场漫长旅程的「入场票」,除了这两点之外,还要有一种早已注定但却无法决定的东西——天分。

很幸运,这两样东西曹原都有了。

也正因此,他的科研之路一直走到今天,而「8篇Nature」只是截至目前这段科研旅程中的点缀。

对于曹原,除了「8篇Nature」和「少年神童」,更引人瞩目的是他的科研历程,Nature发文并不代表「封神」,年轻的科研人员才是我们值得尊敬的对象。

曹原的研究仍在继续,我们也会这一直关注他「仰望星空」的旅程。

Nature狂魔!「魔角天才」曹原证三层石墨烯「自旋三重态」超导性

「那里更容易看到星星。」(图源:曹原个站)

这不过是他的第8篇Nature,未来还会有多少篇呢?

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