21岁博士生曹原：世界顶级科学家纷纷为他打Call

王玉琴

2018年3月5日，一个重磅消息传来，让全世界学者都望尘莫及的《自然》杂志，竟然连续刊登两篇中国留学生曹原写的“石墨烯超导”论文。

令人震惊的是，这个满脸稚气的21岁博士生，破解了困扰物理学界107年的世界难题，将引发全球新材料革命！

而被网友誉为“科学大神”的他，在枯燥的学术研究之外，还是个很懂生活情调的人。他到底“传奇”在哪里呢？

智商超群，他是中科大“传说级的人物”

曹原1996年出生于四川成都一个知识分子家庭，3岁随父母迁入深圳。他从小就是大人口中“别人家的孩子”：小学时，往往老师刚说出题目，余音未消，他就喊出了答案。

自小受益于“超常教育”的他智商很高，小學毕业后，曹原仅用2年时间就读完了初中和高中的全部课程。2010年，14岁的他以高考理科669分的成绩，考入声名赫赫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”。

中科大少年班竞争激烈，曹原在其中却如鱼得水。可曹原并不觉得自己比同龄人聪明多少，他爱读科技类课外书，《科学探索者》前前后后翻了好几遍，为现在的知识面打下了很好的基础。曹原说他现在的动手能力，也得益于小时候经常在家捣鼓电子电路和化学实验。

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，他就买来硝酸，把妈妈的银镯子放进去，人工“合成”了硝酸银。高中学业十分繁忙，他放学回家已经很晚了，仍然要花1个多小时时间捣鼓各种化学试剂。

有校友说，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。最有趣的是，中科大教计算物理课的丁泽军教授，因教学严谨、苛刻，被许多学生称为“丁老怪”。但丁教授却对曹原赞赏有加，说曹原是“很聪明的家伙”：教授只要把题目交给他，他一定会想办法做出来。如果计算遇到困难，他会主动尝试其他方法。以至于丁教授每年上计算机物理课绪论时，都会提到曹原。

与常见的只顾埋头读书、做实验的书呆子不同，曹原不仅性格活泼开朗，而且爱好广泛，喜欢文学、运动、计算机，朋友圈经常发天文观测的照片。虽然才气过人，但曹原却非常低调沉稳，情商很高，在班里颇有人缘，尤其是一些女生，非常崇拜他，甚至主动约他看电影。有意思的是，曹原却不为所动，理由是自己一事无成，暂时不考虑交女朋友。

2012年，曹原被选为首批交流生赴密歇根大学学习;次年6月，他又被牛津大学选中，受邀做两个月的科研实践。2014年，18岁的曹原荣获中科大本科生最高荣誉奖——郭沫若奖学金。

2016年，曹原在进行物理学课题研究时，在美国物理学会主办的高水平学术期刊PRL上发表了一篇理论文章。这篇只一个寒假就完成的论文，在业内深获好评。很快，这个大男孩在中科大成了“传说级的人物”。

石破天惊，发现石墨烯“超导”奥秘

2016年从中科大毕业后，曹原在牛津大学实践时的导师陈宇林教授，推荐他前往美国麻省理工学院MIT电气工程与计算机科学系，攻读博士学位，师从著名物理学家Pablo Jarillo-Herrero。

在美国，曹原开始重点研究关于石墨烯材料“超导电性”的尖端课题。

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。

可是，超导体要在接近绝对零度（-273℃）的环境下，才能显现其近乎0损耗输电的能力，而这其中的材料，冷却成本却高得让人绝望。可是，合适的“低成本超导材料”材料极难找，30多年来，全世界的科学家都对之一筹莫展。虽然铜氧化物一直是物理学家关注的焦点，但其结构往往难以调整，所以，很难实现超导。

后来，曹原师徒产生了一个大胆的想法：用石墨烯代替铜氧化物实现超导！曹原解释说，石墨烯不仅结构非常稳定，而且导电性能更强大，其电子运行速度能远远超过电子在一般导体中的运动速度。因此，有望利用石墨烯制造下一代超高频电子器件，未来计算机处理器的运行速度可以比现在高几十倍，甚至上百倍。

这项特性，也决定了石墨烯跟电池是天生绝配，在电能储存领域，石墨烯是耀眼的“明星”。2016年的一场交易博览会上，一款石墨烯充电宝吸引不少人眼球，只需10分钟就可充满6000mAh的电量。“我们可以大胆设想，未来有一天，电动汽车广泛使用石墨烯电池，只需几分钟就能把电充满，比去加油站加油还方便！”

以前人们知道银是最好的导热材料，现在研究发现，石墨烯才是导热界的“扛把子”，它的导热效能是银的10倍。优异的导热性可以满足LED照明、计算机、卫星电路、手持终端等大功率高集成系统的散热需求。

最有趣的是，石墨烯还是自然界中最为坚硬的物质，其硬度超过金刚石。“它的断裂强度比最好的钢材还要高200倍。这么坚硬的物质，却是超薄超轻、近乎透明的，厚度相当于一张A4纸的十万分之一。而且，这么薄的材料，致密性却很高，最小的气体原子也无法穿透。”

因为石墨烯有各种奇特的性质，使其成为当前科技界的爆款“网红”，但令科学家们头疼的是，唯独其“超导性”成了世界级难题，迟迟无法攻破。

令人惊讶的是，经过1年多的潜心研究，曹原团队发现了一个“天大的秘密”：通过将两层自然状态下的二维石墨烯材料相堆叠，并控制两层间的扭曲角度，即可构建成为性能出色的零电阻超导体。可以说，这是一个石破天惊的发现！

室温超导体无疑给未来发展带来了新的憧憬。毫不夸张地说，这项研究打开了非常规超导体研究的大门，或将引发一场超导材料领域的新革命……

连刊两文，“科学大神”也懂生活情调

2018年3月5日，国际顶尖期刊《自然》以长文形式，在网站刊登了麻省理工学院Jarillo-Herrero教授課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。

令人震惊的是，这两篇重磅论文的第一作者都是21岁的大三博士生曹原。他也有幸成为在《自然》上以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。能在该杂志上发论文到底有多厉害？原来，《自然》与《科学》、《细胞》并称世界三大顶级科学期刊。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。

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。曹原知道，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。

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，可见其对这两篇论文的重视程度之高。

曹原关于石墨烯超导电性的研究成果发表后，震惊了整个物理学界，不少业界专家都自发为曹原打Call。斯坦福大学物理学家、诺贝尔奖获得者Robert Laughlin说：“其研究成果很可能成为改变全世界的一个重大课题。我们可以期待在接下来的几个月里，会有疯狂的实验活动来填补蓝图中缺失的部分。”

此时距离科学家发现超导体，已过去足足107年，世界终于迎来了这个领域的重大突破，曹原团队的发现，无疑将引发全球新材料革命。很快，脸上带着稚气的曹原，拥有了百万名粉丝，被网友誉为“科学大神”。

有趣的是，在枯燥的学术研究之外，曹原还是个很懂生活情调的人。闲暇时，他喜欢和朋友一起四处旅行。欧洲著名的阿尔卑斯山脉脚下，有美丽的牧场和森林，他曾在那里穿着短裤、光着脚撒欢。

他特别欣赏奥地利大师表演的魔术，有时为了看一场表演，甚至会直接飞到维也纳。与简单的“变戏法”不同，欧洲魔术师非常注重艺术效果，会用奇思妙想的创意、行云流水的表演，运用高科技AR技术，将观众卷入一场奇幻之旅。曹原说，魔术所有的“不可思议”都是用科学原理支撑的，因而魔术师在物理、化学、生物、光线等方面都需要有所积累，这样创作出的作品，才会令人耳目一新！

有朋友开玩笑说，曹原成了一名“科学大神”，世界上却少了一位“超级厨神”。原来，从小就嘴馋的他，不仅热爱美食，还有很强的动手能力，高兴时他会到超市采购各种食材，亲自下厨，鼓捣出清蒸鱼、烧茄子、爆炒肚片等一桌子色香味俱全的菜肴，让同事们大饱口福！当然，其间还少不了他向这些外国科学家介绍中国传统的饮食文化。如果他有一段时间没有“请客”，那些在实验室里向来很严肃的同事，会调皮地问他：“曹，你什么时候请我们吃中国菜？你索性练练厨艺，也让我们放松一下！”接着，大家就会笑成一团……