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            相關:石墨烯

            石墨烯超導電性研究實現新突破

            2018-03-10 韓文嘉 來源:深圳特區報 閱讀: -

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            3月5日,頂級科研刊物《自然》(《Nature》)雜志連刊兩文報道了石墨烯超導電性的研究新突破,引發學界轟動。而這兩篇論文的第一作者均是年僅22歲的麻省理工學院博士生曹原。這名從深圳走出的青年科學家經歷不凡,他曾用兩年時間讀完初高中六年課程,并考上中科大少年班。有科學家指出,隨著他這組重磅論文的發表,這顆冉冉升起的“科學新星”可能正在做出改變人類生活的重大發現。


              石墨烯超導電性研究震動學界


              1911年,荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes發現,當汞被冷卻至接近絕對零度(零下273.15攝氏度)時,電子可以通行無“阻”。他將這個“零電阻狀態”稱為“超導電性”。他也因此獲得了諾貝爾物理學獎。


              從那之后,物理學家就不斷地想要找到高溫超導材料,以應用在日常生活之中。然而,大多數材料只有在接近絕對零度時,才會轉變為超導體。如果有哪種材料能夠在室溫下表現出超導電性,就可以為能量傳輸、醫用掃描儀和交通領域帶來革命性的改變。


              而這一期《自然》雜志的論文則指出,當兩層石墨烯以一個“魔角”扭曲在一起時,就能在零電阻下導電。盡管該系統仍然需要被冷卻至絕對零度以上1.7度,但結果表明了它或許可以像已知的高溫超導體那樣導電。一旦該結果被確認,此次的發現對于理解高溫超導電性至關重要。


              這一研究成果發表后,學界非常興奮。馬德里材料科學研究所物理學家 Elena Bascones 認為:“如果這一發現得到證實,可能對理解高溫超導十分重要”。斯坦福大學的物理學家、諾貝爾獎獲得者 Robert Laughlin 表示:“我們可以期待在接下來的幾個月里,會有瘋狂的實驗活動來填補藍圖中缺失的部分”。


              用兩年時間讀完六年中學課程


              論文刊發后,1996年出生的第一作者曹原也因此成為學術界關注的對象。曹原來自深圳,小學、中學均就讀于深圳耀華實驗學校。據他的中學老師回憶,他在基礎教育階段就已展露出了非同尋常的科學天賦與才華。


              在中學時,曹原與學校另外兩名“天才少年”王嘉樂、范紫藜組成了一個小小班,他們用兩年完成初中、高中課程,比普通學生提前四年參加高考。學校為他們騰出了一間校長辦公室,并安排了6位老師,專門為他們授課。


              “這樣的教學模式我們在之前也沒有嘗試過,但家長和學生有這樣的需求,校長也希望在超常教育上做一些探索?!币A學校副校長黃瑩告訴記者,她當時教曹原他們生物,對于這些聰明過人的少年,老師上課只提示教材的重點,其他時間由同學們自主討論、發現,有疑問再進行解答。


              期間,這些孩子展現出了強大的主動探究學習的能力,這種能力也讓他們在日后的學術生涯中后勁十足。例如曹原后來考入中科大少年班并入選“嚴濟慈物理英才班”,在人才濟濟的少年班中依舊是“大神級”的人物,獲得了2014年中科大本科生最高榮譽獎——郭沫若獎學金。


              曾自己在家搭建實驗室


              曹原的中學物理老師黃佳堂則記得,中學階段的曹原是個活潑淘氣的男孩,喜歡動腦也喜歡動手,“他會把教室的講臺或桌子拆出來,就為了看里面是什么構造,我們都不知道他沒有工具是怎么做到的?!背錾膭邮帜芰σ彩强茖W家的必備素質。中學階段,曹原還在自己家里搭了一個小實驗室,還購置了一批化學、物理的實驗儀器,經常自己在家進行實驗。


              看到大洋彼岸的學生在超導研究中做出成果,黃佳堂難掩激動之情?!拔医o他講過,金屬的電阻率隨溫度的降低而減小,當溫度降低到很低的時候就沒有電阻了,這種狀態叫超導狀態。但是由于目前的技術要在-160攝氏度才行。這個問題是目前物理界的難題,如果能在常溫下發現這種材料,你們將顛覆世界。當時,曹原還和王嘉樂商量以后問我:怎么樣才能使常溫下的材料電阻為零?改變材料性質的方法行不行?我說,這需要你們這一代人的研究啊,如果你們研究出來,那有很大可能會改變世界!”黃佳堂告訴記者:“這個問題我對每一屆的學生都會提,但沒想到曹原真的在這個領域做出了深入的研究,有了現在的成果,太不可思議了,我為他感到驕傲!”


            編輯:阿苗
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