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麻省理工学院中国21岁博士在《自然》连发2篇论文 教授赞"怪物" |
2018年9月29日 中国博士招聘网 |
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(原标题:提气!教授怒赞“怪物”的中国21岁博士在《自然》上连发两篇“石墨烯”论文!) 2018年3月5日,国际顶尖期刊《自然》以背靠背的长文形式,在网站刊登了麻省理工学院Jarillo-Herrero教授课题组石墨烯超导的重大发现。此外,网站还专门配上了宾夕法尼亚大学教授Eugene J Mele对这一重大突破的评述。 特别值得关注的是,这两篇重磅论文的第一作者都是来自中国的21岁博士生曹原。 曹原,本科毕业于著名的中科大少年班,后赴美在麻省理工学院读博士生,现在,他又多了一重身份,那就是——在《自然》上以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。
今天,小编就带你来了解一下这位少年英才的开挂人生,以及他做的研究有多厉害! 1 能在《自然》上发论文,到底有多厉害? 《自然》(Nature) 与《科学》(Science)、《细胞》(Cell)并称 世界三大顶级科学期刊。 其中,《自然》与《科学》 以报道科学世界中的重大发现、重要突破为使命, 是综合性期刊, 《细胞》则注重生命科学研究领域, 曾刊登过许多重大生命科学研究进展。 能够在三大期刊上发文, 是无数科学家孜孜以求的目标, 也是评选诺贝尔奖、竞选院士、 展示大学和科研机构研究实力的重要依据。
世界三大顶级科学期刊 不过, 单是《自然》高达90%的毙稿率, 就足以让人望而生畏。 从全球范围内来看, 有能力在三大期刊发表文章的, 要么是世界顶级实验室, 要么是世界顶级团队, 要么两者兼具。 这些顶级队伍的专家教授, 一边争分夺秒地做实验, 一边密切盯着竞争对手的动向, 打开电脑第一件事就是, 看三大期刊发表了哪些相关领域的论文, 如果没有新的,就可以松口气, 如果别人发表出来相关成果, 自己的研究差不多就前功尽弃了! 曾在《科学》发表论文、 后被普林斯顿大学聘为终身教授的颜宁, 有一句话叫“向死而生”, 描述的就是这种状况。
虽然近年来中国的科研实力突飞猛进, 在三大杂志上的发文数量也有所增加, 但对大多数专家学者而言, 在《自然》上发文章依然高不可攀。 每年在《自然》上的发表数量也不超过20篇。 库叔有位博士朋友更是直言: 一位学者如果在《自然》上发表一篇论文, 就可以在国内任何大学找到教职; 发表两篇, 就有资格入选“青年千人计划”, 或者在“211”、“985”大学获得正教授职位。 这丝毫不夸张。 作为我国结构生物学领军人物的施一公, 第一次在《自然》上发表论文 是在1999年,当时他32岁; 被称为我国“量子之父”的潘建伟院士, 27岁在《自然》上发表了第一篇论文; …… 曹原在21岁的年纪, 就作为第一作者, 一次性发表了两篇, 堪称“神之操作”。 而且, 《自然》等不及排版就先行在网站上刊出, 并配以第三篇文章做评述, 可见其重视程度之深。 2 重磅论文,为超导体30年之寻打开新思路 引起如此轰动的论文, 究竟讲了什么内容? 原来, 曹原及其团队发现, 将两层石墨烯叠加在一起, 当转角接近魔角(Magic angle)即1.1°、 同时温度环境达到1.7K(-271℃)时, 它们会表现出非常规超导电性, 其属性与铜氧化物(其结构往往难以调整)的高温超导性类似。
双层石墨烯系统中旋转的效应? 看到这里,大部分人都表示:看不懂! 其实,要想理解这两篇论文的意义所在, 先要了解什么是超导电性。 1911年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯等人发现 当汞被冷却至接近0K(-273℃)时, 电子可以通行无“阻”。 他们将这个“零电阻状态”称为“超导电性”。 具有超导电性的材料有很强的应用价值, 因为, 一般材料在导电过程中会消耗大量能量。 以传输电缆为例, 从发电站到用户的传送过程中, 消耗损失的能量越小, 经济效益越大。 超导体的出现, 使传输过程中的能量损耗几乎为零。 不过, 目前绝大多数超导体仅在接近0K(-273℃)温度下工作, 维持低温使超导体的应用成本显著提升。 如果材料能在室温下实现超导, 就能避开昂贵的冷却费, 彻底改变能量传输、医疗扫描仪和运输等相关领域的现状。 既然室温超导效益这么好, 那找到合适的材料不就行了吗? 没这么简单, 目前,材料达到超导状态的最高温度约为133K(-140?C), 这种材料就是铜氧化物, 于20世纪80年代被发现。 30多年来, 在寻找室温超导体的路上, 铜氧化物一直是物理学家关注的焦点。
铜氧化合物高温超导体的电子态相图和典型晶体结构 但是,上文也提到了 铜氧化物的结构往往难以调整, 所以,很难通过实验发现其实现超导的机制。 曹原及其团队的贡献就是, 在描述双层石墨烯的电子密度与温度关系时, 发现了与铜氧化物超导体相似的结果。 这为物理学家发现铜氧化物超导机制 提供了一个前所未有的体系, 也为寻找室温下的超导材料提供了思路。 研究的另一亮点在于, 仅用纯碳基的石墨烯来实现超导相, 也是人们期待已久的。 因为石墨烯有各种奇特的性质, 比如高电导率、透光率、机械强度、稳定性等等, 都已不同程度地得到了应用, 唯独超导性质迟迟未能实现。 有网友就此评价: 《自然》应该为能刊发曹原团队的文章而感到荣幸。 3 传奇少年班,40年输出人才无数 曹原取得如此卓越的成就, 得益于麻省理工学院的超强团队, 同时也离不开中科大的悉心培育, 尤其是中科大少年班的“超常教育”。 [注:超常教育是指为智力等方面超常的儿童创立的教育] 中国科学技术大学少年班最早由 诺贝尔物理奖获得者李政道先生提出。 1975年5月,他在回国访问时发现, 中国各行各业百废待兴, 科技人才严重断档, 于是通过周总理向毛主席建议: “从全国选拔很少数, 约十三四岁左右的、有培养条件的少年, 到大学去培训”, 培养一支“少而精的基础科学工作队伍”。 旨于从少年人才入手, 使全国各类人才培养步入正轨。
李政道 1978年3月8日, 中国科学技术大学创建了少年班, 主要招收尚未完成常规中学教育 但成绩优异的青少年接受大学教育。 其目的是探索中国优秀人才培养的规律, 培养在科学技术等领域出类拔萃的优秀人才, 推动中国科技、教育和经济建设事业的发展。 40年间, 中科大少年班输出的卓越人才不胜枚举, 遍布社会各界。 首届78级张亚勤, 曾任微软副总裁, 现任百度总裁; 81级骆利群, 38岁时出任美国斯坦福大学正教授, 2012年当选美国科学院院士; 82级卢征天, 旅美时获美国青年科学家总统奖, 现任中国科大“千人计划”教授; 85级杜江峰, 现为中科院院士, 并任中国科大物理学院执行院长、教授; 87级庄小威, 34岁成为哈佛大学化学与化学生物系、物理系双聘正教授, 是当时美国科学院最年轻的华人院士, 曾获美国跨领域最高奖项之一麦克阿瑟天才奖, 现为中国科学院外籍院士; 96级尹希 未满32岁晋升为哈佛大学正教授, 打破华人记录; 98级陈宇翱, 80后的中国科大教授, 曾获欧洲物理学会“菲涅尔奖”; ……
张亚勤(左)、庄小威(右) 根据中科大的统计, 截至2016年, 少年班共有超过3400名本科生毕业, 约90%考取国内外研究生。 毕业10年后的学生中, 有超过200人成为国内外名校和科研机构教授, 另有55%投身于企业界、 19%活跃于金融界, 在世界500强任职者达到35%。 4 英雄出少年,中科大的传奇人物! 毕业于中科大少年班的曹原, 延续着师哥师姐们的优秀, 也扛起了中科大的荣耀。 曹原出生于1996年, 20出头的年纪, 目前在麻省理工学院读博士三年级。 他从小就是大人口中“别人家的孩子”: 初一只读了一个月, 初二读了三个多月, 初三还没待够半年就参加了中考, 并顺利考上了深圳耀华实验学校。 耀华实验学校以“超常教育”闻名, 主管该项目的是副校长朱源, 曾任教中国科大少年班20多年。 曹原对化学和物理非常感兴趣, 做化学实验所需的硝酸银很贵, 也很难买到, 他就买来了硝酸, 把妈妈的银镯子放了进去, 人工“合成”了硝酸银。 高中学业十分繁忙, 他放学回家就10点了, 但依旧要花1个多小时的时间 捣鼓各种化学试剂。 曹原生活照 2010年,14岁的曹原以高考理科669分的成绩 考入中科大少年班学院, 并入选 “严济慈物理英才班”。 [注:“严济慈物理英才班”由中科大与中科院物理所合办, 目标是培养未来活跃在物理及相关研究领域的领军人物。] 天才代出的中科大少年班竞争激烈, 曹原在其中却如鱼得水。 有同校的知乎网友回忆, 经常在各大教授的办公室看到 胸前挂着钥匙的曹原一脸认真地请教问题。 中科大少年班学院 中科大教计算物理课的丁泽军教授, 因教学严谨、苛刻, 让许多学生“闻风丧胆”, 人称“丁老怪”。 但这位“丁老怪”却对曹原赞赏有加, 他曾表示曹原是“很聪明的家伙”, 本科时仅用一个寒假的时间, 就完成并发表了计算机物理课程中相关研究成果的文章, “真的是怪物啊!” 现在,丁教授每年上计算机物理课绪论时, 都会提到曹原。 中国科大物理学院曾长淦教授也证实—— “这是在我实验室混过的娃。” “(本科)在我们实验室 还发了一篇PRB(物理学术期刊)理论文章。 当时就觉得他太厉害了。” “他是如此的令人放心: 只要把题目交给他就行, 他一定能做出来!” 除了发表论文这一爱好, 曹原还喜欢摄像、天文, 经常在朋友圈发天文观测的照片。 曹原的天文摄影作品 当然,曹原开挂的人生远不止这些, 2012年,他被选为首批交流生赴密歇根大学学习; 2013年6月,被牛津大学选中, 受邀做两个月的科研实践; 2014年,获得中科大本科生最高荣誉奖 ——郭沫若奖学金, 不久, 他在牛津大学实践时的导师陈宇林教授 推荐其前往麻省理工学院深造, 目前,曹原在电气工程与计算机科学系攻读博士, 师从物理学家Pablo Jarillo-Herrero, 也就是开头提到的两篇论文的通讯作者, 即项目总负责人。 曹原荣获郭沫若奖时与时任校长侯建国院士合影 一位与曹原熟悉的少年班学霸表示: 我们都觉得他可能成为下一个庄小威, 这一点都不过分。 因为他实在是太强了, 以前在科大就是传说级的人物。 网友们对曹原的评价也非常高。
现在, 曹原并没有停下他的脚步, 又投入到了新一轮的实验与学习中。 未来, 中国更多的少年英才, 将继续书写自己的辉煌, 并为祖国的繁荣做注脚。 |
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