中国95后连发2篇Nature，22岁解世界难题，他才是真正的后浪！_风闻

伦敦时间5月5日，中科大10级少年班校友、美国麻省理工学院“95后”博士生曹原分别以第一作者兼通讯作者、共同第一作者身份在最新一期《自然》（Nature）杂志连发两篇石墨烯论文。

早在2018年，曹原就以第一作者身份在《自然》发表了两篇石墨烯重磅论文，该杂志当时称他是“石墨烯驾驭者”，也因此成为在该杂志历史上以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。许多报道甚至将曹原称为“中国潜在的最年轻诺贝尔奖获得者“。

今天，说姐就带你来一起了解下这位少年英才的开挂人生！当我们仔细追溯他的人生轨迹，竟然发现曹原今日的荣光，其实早已有迹可循。

2008年深圳的一堂初中物理课上，老师黄佳堂正在给学生们讲解金属电阻率的常识：金属的电阻率会随温度的降低而降低，当温度趋于绝对零度，就会呈现一种超导状态。

台下，一位名叫曹原的同学被激起了好奇心，举手问道：“怎么样才能使常温下的材料电阻为零？改变材料性质的方法行不行？”

彼时，老师淡淡地说：“这需要你们去研究，如果你们研究出来，那就很有可能改变世界！”谁也没想到，这个伏笔竟成为多年后曹原改变世界的契机……

光影荏苒，当时光进入2019年初，世界顶尖学术期刊《Nature》公布了2018年度科学人物。在这些人中，中国少年曹原荣登年度十大科学家之首。

纵观每年《自然》十大人物的封面图片，虽然都以一个巨大的数字“10”为主要元素，但具体的样式则会融入当年的科技热点，而今年的封面图则明显指向了曹原的成就。

图片中数字“10”中的“0”被设计成正六边形，代表了曹原实验中石墨烯的碳环结构，同时数字呈现两层红蓝网格叠加的重影，这正是曹原实验中的“魔法角度”。

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科学家们表示，曹原轰动国际学界的新发现，直接开辟了凝聚态物理的一块新领域，一举解决了困扰世界107年的难题。

一时间，关于曹原的话题纷纷引发热议，而曹原说自己更多想起的，其实是中学课堂上的那次物理课…

三年读完小初高，高考拿669分

1996年，曹原出生于成都，3岁随父母迁入深圳。

从小，淘气的曹原就有着停不下来的顽皮劲儿：在大人说话时插嘴、在老师上课时顶嘴；为了看教室里的桌子椅子是什么构造，二话不说把它们全部拆了；做实验的时候发现硝酸银太贵，把银镯子丢到买来的硝酸里，偷偷合成…

在一些家长的眼中，调皮捣蛋的孩子更需要严加管教，这样才能“棍棒底下出孝子”。

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但幸运的是，曹原的家人却不这么认为。为了支持儿子的好奇心，他们在家里购置来更多的化学、物理实验仪器，为他创造了一个小小实验室。

2007年，曹原在父母的支持下，顺利考上以“超常教育”闻名的深圳耀华实验学校，从此开始了一段“非主流”的童年。

深圳耀华实验学校

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入学后，曹原被安排进了小六（2）超常班。这个只有3名同学的班级，由曾在中科大任教超过20年的副校长朱源直接授课，同时配备6位老师，全程照顾这三位孩子的学业。

在曹原的小学班主任黄佳堂眼里，“上学的时候，他已经展示出了过人的灵气和天赋。善于思考，勤于动手，我们发现了他这个特点，于是着重在动手能力培养方面，给他创造条件、提供超过教学大纲的实验条件。”

物理老师：黄佳堂

图片来源：深圳耀华实验学校

高中学业繁忙，但曹原仍旧鼓捣个不停，放学回家都10点了，他还要再花1个多小时的时间，捣鼓各种化学试剂。

曹原

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家人的包容，和学校因材施教的个性化教学，为曹原提供了灵活的教学机制与氛围。别人都是中学三年，高中三年，他只用了两年时间，就把初中、高中的课都读完了。

对此，曹原觉得：“在学习中，重要的不是老师，也不是特别的教材与习题，而是自己愿意钻研的学习兴趣，以及善于钻研的自学能力。”

2010年，14岁的曹原以理科669分的好成绩被中科大录取。

中国科技大学

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中科大少年班的“大神”

经历了这段在学校保驾护航下频繁跳级的经历，14岁那年，曹原离开了深圳耀华实验学校，考入中科大少年班学院“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）。

即使是在强手如林的中国科技大学少年班，曹原依旧没有被身边同学耀眼的光芒所遮掩，反而过得愈发如鱼得水。

中国科技大学少年班学院

图片来源：中国科技大学

求知若渴的曹原，经常被同学们看到自如地穿梭于各大教授的办公室，一脸认真地去逐一请教，还时不时提出一些刁钻古怪的问题，和教授一起去探讨。

在一个学霸云集的校园提起曹原，同学们丝毫不吝惜对他的称赞：“他就是中科大下一个庄小威，实在太强了，在中科大完全就是传说级的人物。”

庄小威

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同学们口中的庄小威（点击链接阅读原文：15岁考入中科大少年班，34岁与诺贝奖擦肩，揭秘天才女科学家的成长之路），是中科大学生的榜样，也是第一位获得“麦克阿瑟天才奖”的华人科学家。从中科大少年班毕业后，年仅29岁就进入世界排名第一的哈佛大学担任教授。

在学校里，曹原不仅被同学们“封神”，连老师也对他赞不绝口。

丁泽军教授

图片来源：中科大

在中科大，教授《计算物理》课程的丁泽军教授在同学们眼中“脾气古怪、治学严谨、要求极严，令许多学生闻风丧胆，但偏偏对曹原刮目相看，形容他是一个“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。也没花多少时间，也就是一个寒假就做完了。”

别人要用一整年完成的科研项目，曹原短短一个寒假就能完成，这是以前从未有过的“奇迹”。

课程之外，兴趣广泛的他喜欢捣鼓计算机，尝试自己从头开始编程，展现出了超强的理论功底和计算机能力。除了计算机，曹原还喜欢观测宇宙，经常在朋友圈晒天文观测的照片，并告诫自己，在广阔的宇宙面前，再多的起伏都不过是沧海一粟。

曹原拍摄的星空图

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大二那年，不满于现状的曹原找到物理学院的曾长淦教授，希望能来到他的实验室学习。也正是在这里，曹原在曾教授的指导下开始了石墨烯超晶格等离激元的理论研究。

“这是在我实验室混过的娃，他还发了一篇PRB理论文章（PRB，物理学术期刊），当时就觉得这孩子太厉害了。”提起曹原，曾教授同样爱不释手，“我实验室出了许多个郭沫若奖，但他在其中还是显得卓尔不群，非常特别。”

曾长淦教授

图片来源：中科大

“他是如此地令人放心，只要把题目交给他，他一定能做出来！ ”

2012年，曹原作为中科大派出的首批交流生，前往美国密歇根大学游学；次年6月，他获得中科大“顶尖海外交流奖学金”，同时被牛津大学选中，受邀开展为期两个月的科研实践。

2014年，曹原本科毕业，荣获中国科技大学本科生最高荣誉——郭沫若奖学金。

曹原获郭沫若奖学金

图片来源：中科大

​不久，曹原在牛津大学实践时的导师陈宇林教授，推荐他前往麻省理工学院深造，他随即远赴重洋，在美国攻读博士学位。

这一年，曹原只有18岁。

曹原

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麻省理工的18岁博士生

面对学业上的光鲜履历，曹原却极为低调，他称自己“并不特别”，大学还是读满了4年，“只是跳过了中学里一些无趣的部分”。

或许，正是因为这份沉稳、不骄不躁的平和心态，才帮助曹原度过了在美国麻省理工即将到来的几次难关。

美国麻省理工学院(MIT)

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初到美国，博士开局阶段的曹原就遇到了阻碍。

因为与麻省理工学院的物理学研究生项目失之交臂，让偏爱物理的曹原一度陷入绝望，但坚持不懈的他并没有因此气馁，而后很快调整过来，通过电气工程系进入Jarillo-Herrero的课题组。

在Jarillo-Herrero的课题组，一次偶然的发现，让曹原获得了一项意外的实验结果，令他激动不已。

Jarillo-Herrero

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随后，是曹原花了整整6个月的时间，每天彻夜不休地研究其中的原理，却在最后发现那不过是实验中设置的巧合。

虽然备受打击，但第二天，曹原就又早早出现在实验室，说自己只能卧薪尝胆，继续努力。“他不开心，但他只是卷起袖子继续干了。”导师Jarillo-Herrero犹记得当时的情景。

MIT实验室

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在麻省理工，曹原童年时喜欢拆东西的习惯，一直保留了下来。每次进入办公室，曹原的位置都是乱糟糟的，桌上堆满了计算机和自制望远镜的零件。曹原的导师甚至觉得他的内心深处是个“修补匠”。

而即将到来的成就，无形中也与曹原童年就开始的、热爱探索的精神和极强的动手能力息息相关。

当时，课题组已经在进行将碳片层堆叠和旋转至不同角度的尝试。曹原的主要工作则是考察在堆叠的双层石墨烯中，如果将其中一层相对另一层旋转极小的角度后，会发生什么现象。

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按照理论预测，轻微的偏转就会让材料行为产生剧变，但有许多物理学家对此心存怀疑，更没有人相信实验结果可以像曹原想象中那么简单。

但曹原没有被外界质疑的声音所击退，他坚持相信自己的判断，并决心创造出这种以微妙角度扭曲的双层石墨烯。

曹原 

图片来源《Nature》

在经历了一次又一次失败后，他依旧信心满满地说：

“实验失败是家常便饭，心态平和地对待失败就没什么压力。”

“吃一堑长一智，做得多了，慢慢就有经验了，自然就攻克了。”

为此，这个20岁出头的小伙子日夜蹲守在实验室，顶住了外界的质疑和嘲笑，克服高温、极寒等多种极端困难条件，在一次又一次失败后，依然坚持不懈。

终于，曹原发现了双层石墨烯一些意想不到的行为！

打破107年的超导体魔咒！

在一次实验中，当曹原开创出新的实验技巧，巧妙地将角度旋转为1.1度时，奇迹发生了，置身特殊电场的两层石墨烯，成为超导体，电子在其间畅行无阻，曹原终于向世界证明了自己！

**成功将平行的双层石墨烯扭曲至约1.1°的“魔角”需要一些试错，但曹原很快就掌握了可靠的方法，Jarillo-Herrero认为曹原的实验技巧至关重要。**曹原开创了一种撕出单层石墨烯的方法，以制出具有相同角度的双层堆叠，接着微调校准。他还调整了低温系统的温度，使超导性得以更清晰地显现。

不同角度扭曲的双层石墨烯

图片来源：《自然》杂志

此刻，欣喜若狂的曹原深知，这将是一个改变世界的研究成果。为此他小心谨慎，通过7个月的反复实验，最终在第二个样本中观察到了同样的现象，确认了自己亲眼所见的事实。

“我们已经料到这会对整个领域带来巨大的影响。但更好的消息还在后面：只需稍微调整一下电场，扭曲的双层石墨烯就能成为一个超导体，让电子实现零电阻流动。”

 石墨烯结构示意图

图片来源《自然》杂志

此刻，曹原终于可以骄傲地对全世界说出他的判断。随后，他将学术论文仔细整理撰写，投给了《自然》杂志。

在收到曹原的论文后，《自然》杂志的编辑欣喜若狂，没有校对、没有排版、直接破例，竟然一天之内连续刊登了两篇他所写的关于石墨烯超导的论文！

要知道，在世界能源史上，电力的传输过程能源损耗巨大。

目前使用的传输材质中，大约7%的能源热是在传输过程中损失掉的，这也一直是世界上所有能源公司头疼的问题。

图片来源：Google

1911年，荷兰物理学家卡末林•昂内斯发现了一种能够将电子损失降到0的传输材质，命名为“超导体”。而这个发现也让昂内斯荣获当年的诺贝尔奖。    

但令人遗憾的是，要想实现这种传输条件，环境必须冷却至绝对零度（也就是零下273摄氏度）。这在现实世界中绝不可能，因此这一科研成果无法付诸实践，能源公司依旧承担着巨额损失。

      

昂内斯

直到今天，一个来自中国的22岁少年，在材料上另辟蹊径，以新兴的石墨烯，取代成本昂贵的传统“超导体”，一招解决了困扰科学界107年“世界难题”。

在APS march meeting现场，前来聆听石墨烯超导的人已经挤到楼上

图片来源：知乎网友@小丶斯

《Nature》曾评价曹原：“开创了一个全新研究领域的杰出科学家”，而他的实验也在被全世界的科学家们复制和拓展，一旦成熟，就能为世界能源行业节省数千亿美元的资金。

当下，曹原并没有停下他的脚步，而是继续投入到了新一轮的实验与学习中。

少年强，则中国强，22岁的曹原用他的智慧和努力，把自己活成了一个传奇，也让世界看到了中国青年的科技力量。

参考资料：

人民日报 《曹原有多牛》

财经天下周刊  中国22岁学霸成世界科学年度人物，一招解决物理界百年难题

DeepTech深科技 21岁MIT中国科学家连发两篇《Nature》论文：室温超导有望实现重大突破，石墨烯揭开其中“魔法” | 独家

欧洲优才计划：23岁天才少年曹原，荣登世界顶级科学期刊《自然》，2018年度十大科学家之首家之首

最人物 中国95后一夜成名：破解百年难题，这个“锦鲤少年”彻底火了！曹原本人在知乎的回复：https://www.zhihu.com/question/268268033

作者： 小林君，精英说作者，英国文化研究领域海归小硕，用心码字。

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