高科技通俗说——谈曹原和他的石墨烯

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        曹原（成都人、1996年出生、美国麻省理工学院博士生，2018年12月获《自然》杂志2018年度影响世界的十大科学人物。）22岁就已第一作者的身份在《自然》（Nature）杂志发表了两篇重磅文章[1][2]，由此引发了世界的关注。国内以前评中科院院士，只要一篇一作Nature或者Science即可。由于曹原在超导材料研究上的突破性工作，他登上了《自然》杂志评选的2018年年度十大科学人物，他的研究成果也被做成封面。石墨烯源自于石墨，石墨是由多层碳原子层组成，每层中的碳原子以蜂窝状的多个六边形排列在一起，每层之间的距离大约0.335纳米。如果把石墨的多层结构剥离成一层一层的结构，得到的材料就是石墨烯。由于石墨烯的特殊结构，它具有优异的力学、电学、磁学和热学性能，所以石墨烯改性一直都是研究热点。曹原的研究是把两层石墨烯堆叠在一起，然后通过旋转两层产生不同的角度来研究其导电能力。当他把角度旋转到1.1度，并且把温度降低至1.7开尔文（即比绝对零度高了1.7度，-271.45摄氏度），这种双层石墨烯材料表现出了超导现象，成为零电阻、完全抗磁性的超导体。曹原制备出的石墨烯超导体属于低温超导体，其超导临界温度远低于冰点0 ℃，所以这种材料并非室温超导体。迄今为止人类制造出的最高温度超导体是LaH10，其超导临界温度为250开尔文，即-23摄氏度，离室温超导体还有些差距[3]。另外，这种材料的超导现象需要在170吉帕斯卡的高压（相当于地表大气压的170万倍）之下才能实现。科技突破往往只差一小步。曹原制备出来的石墨烯的研究意义在于只需简单操作，无需引入其他物质就能使石墨烯出现超导现象，使超导材料研究的路子有了新的方向。制造业要创新突破，首先是新型材料的突破，只有室温超导体（常温）才有实用价值。科技领域要出成果不容易，往往是给有准备的人和有天赋的人准备的。