金磊 萧箫 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

“曹原又中了1篇Science！”

“你听错了吧，上周不是中的Nature吗？还是2篇。”

“不，上周Nature，这周Science。”

“？？？”

没错，不到半个月时间，这位95后连下3篇Nature/Science，距离再上一次的Nature，也仅仅过了一个多月。

最近的这篇Science，一发就是“特等奖”article，还是一作+通讯作者。

不出意外，曹原再次引爆了话题。

网友：曹原这波杀疯了……

甚至还有网友调侃道，对于“又双叒叕”这样的叠字，可能都不够用了。

这篇Science讲的是啥？

此次登上Science的研究，依旧是与魔角石墨烯相关。

据了解，在以往对于固态系统的认知中，强相互作用的电子，在基态通常表现出多重破坏的对称性。

而不同序参量之间的相互作用，可以产生丰富的相图。

在此认知的基础上，曹原团队发现：

在魔角扭曲双层石墨烯（TBG）中，识别了具有对称性破缺的缠绕相。

具体而言，研究聚焦在了魔角扭曲双层石墨烯中的相图，特别关注的是超导相和正相中的各向异性。

△ 魔角扭曲双层石墨烯器件的表征与统计

在利用纵向和横向电阻率测量之后，发现了其在低温下的各向异性平面电传输。

△魔角扭曲双层石墨烯接近超导圆顶的竞争相

此外，曹原团队还揭示了平面临界场的各向异性和超导临界电流，对平面磁场的各向异性响应。

虽说这两种状态的各向异性性质，在不同的可观测值中都有体现，但魔角扭曲双层石墨烯可以自发地打破正态和超导相中的晶格旋转对称性。

△证明魔角扭曲双层石墨烯向列相超导性

这也就进一步说明，两种各向异性态的起源可能是不同的。

总体而言，这项研究的结果表明，向列波动（nematic fluctuations）在魔角扭曲双层石墨烯的低温相中起到重要的作用。

更重要的是，还为利用高度可调的moir´e超晶格研究量子材料中的交织相铺平了道路。

为何石墨烯也能发顶刊？

然而细看研究就会发现，在材料领域，曹原的研究方向石墨烯，其实并不太受“待见”。

比如，来自多伦多大学的Lu Wang去年就发表文章，用鸟屎来作为原料之一合成多元素掺杂的石墨烯，调侃石墨烯研究乱象。

但为何曹原的研究，就能轻而易举发Nature/Science？

因为，他确实开创了石墨烯中的一个新领域。

曹原本科时期的导师曾长淦教授，在接受《澎湃新闻》采访时表示：

曹原的确开创了一个领域，尤其2018年的两篇论文是“从零到一”的创新，后面的工作是在此之上的推进。

2018年，曹原等人经过实验发现，当低温下的两片石墨烯以1.1°堆叠和扭曲时，电阻会突然消失，变成了超导体（被称作“莫尔超导体”）。

这个1.1°的特殊角度就是所谓的魔角 （magic angle），这种特殊的石墨烯就是魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）。

也就是说，他发现了石墨烯材料的新特性：在经过叠加、旋转后，会变成超导体。

也就是说，不仅具有零电阻的特性，还拥有完全抗磁性。

开辟这一空白领域后，曹原的进展一下子铺陈开来，从最初发现的2层，再到3层，即魔角扭曲三层石墨烯（MATTG），再到基于小角度扭曲的双层-双层石墨烯（TBBG）……

而现在，曹原的每一项研究，都相当于是在这片空白领域迈出全新的一步。

目前还有3篇论文在投

曹原，1996年生，今年25岁。

小学六年级、初高中课程，他只用了3年读完，高考理科总分669分，对此他表示：

我只是跳过了中学里一些无趣的部分。

2010年，14岁的曹原从深圳耀华实验学校考入中科大少年班，并以第一届学生的身份入选“严济慈物理英才班”，每年仅招收约30名学生。

本科期间，曹原就已经在丁泽军与曾长淦教授的实验室中进行过研究、并发表相应论文。

2014年，曹原荣获中科大本科生最高荣誉奖“郭沫若奖学金”，也是国家批准设立的新中国第一奖学金。

同年，曹原前往MIT读博，并加入了Pablo Jarillo-Herrero的团队，后者是西班牙物理学家，一名研究石墨烯的超级大牛。

他于2008年1月加入麻省理工学院，担任物理学助理教授，并获得终身职位。在2018年，他被提升为物理学全职教授。

他曾获IUPAP半导体物理学青年科学家奖、摩尔量子材料研究奖（两次）、“诺奖风向标”之称的沃尔夫物理学奖等。前不久，他获得了NAS（美国科学院）科学发现奖。

2018年，曹原正式开启“开挂”人生，从18年3月以来一路发表8篇Nature/Science。

但显然，这并不是曹原的终点。

从ArXiv来看，他目前还有三篇预印本论文在投，最近的一篇依旧是一作：

未来的一段时间里，我们或许还会不断在顶刊中看见曹原的身影。

论文地址：
https://science.sciencemag.org/content/372/6539/264

参考链接：
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/GuFVucBe5hRPTRR3gy6jkA
[2]https://s.weibo.com/weibo/%25E6%259B%25B9%25E5%258E%259F
[3]https://arxiv.org/abs/2103.12083
[4]https://arxiv.org/abs/2101.04123
[5]https://arxiv.org/abs/2011.02500
[6]https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b00184
[7]https://caoyuan.scripts.mit.edu/files/CV.pdf

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