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3年磨一剑,当年天才曹原拿下第10篇顶刊,可惜的是荣誉属于美国

2024年7月,加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系的教师名单里,多了一位来自中国四川成都的年轻助理教授,他叫曹原。

这个名字,国内不少人并不陌生。

6年前,他因为一天之内在《自然》杂志上连发两篇石墨烯论文,被国内外学术圈称作“石墨烯驾驭者”。

入职伯克利一个月后,也就是2024年8月21日,曹原和合作者又在《自然》上发表了一篇新论文。

澎湃新闻在2024年8月24日梳理过他的发文记录,算上这一篇,曹原已经发表了9篇《自然》和1篇《科学》,顶刊数量正好凑满10篇。

当年那个14岁考进中国科大少年班的天才曹原,就这样拿下了第10篇顶刊。

只不过论文上写的是美国高校的名字,人也在美国大学任教,这份荣誉属于美国。

沉寂三年再出手 十篇顶刊终凑齐

很多人留意到这篇论文,是因为它来得有点晚。

曹原上一篇《自然》论文,发表时间要往回推到2021年7月21日。

从那以后,学术圈有3年多没在《自然》上看到他的新名字,这在他身上是不太常见的。

要知道,从2018年到2021年,他的论文差不多是一篇接着一篇往外发,节奏很密。

所以2024年8月这篇一出来,网上就有人用“3年磨一剑”来形容。

这次的论文题目,翻译成中文叫《二维材料的片上多自由度调控》,是曹原与哈佛大学的埃里克·马祖尔、阿米尔·亚科比两位教授的团队一起完成的。

它研究的对象是二维材料。

这类材料薄到只有一层或者几层原子,电学、光学上的性质都能通过外部手段去改,所以这些年一直是材料科学里很热的方向。

科研人员平时改这类材料,最常用的是静电栅控,靠电场去调,这套办法用了很多年,已经相当成熟。

可麻烦出在两层材料的交界处。

比如两层之间转了多少角度,挨得有多近,想要一边做实验一边实时去调,过去一直不好办。

现有的做法大多要借助扫描显微镜之类的设备,操作起来受限很多,放到器件层面去推广就更难了。

曹原他们换了个思路,干脆把调控的本事放进芯片里,让芯片自己完成对材料多个自由度的调节。

打个比方,以前是拿外面的大仪器去“拧”材料,现在是让芯片直接上手。

这对研究二维材料本身的物理性质有帮助,对以后做更先进的量子器件,也多了一样趁手的工具。

细看下来,这篇论文和他早年成名的魔角石墨烯其实是一条线上的东西,都在原子层面上动脑筋。

区别在于,早些年他更多是在“发现现象”,这一次往前迈了一步,开始琢磨“怎么去控制”。

这个转向,和他入职的是电子工程与计算机科学系,倒也对得上。

超常教育育少年 科大英才定方向

曹原1996年出生,祖籍四川成都,是在深圳长大的孩子。

中国新闻网2018年3月20日的报道里,把他的求学经历写得很细。

2007年9月,曹原从深圳景秀小学被选拔出来,进了深圳市耀华实验学校小学六年级的超常班。

在这所学校,他一年学完了初中课程,又用一年学完了高中课程。

2010年,他提前参加高考,考了669分。

当年给他上过课的耀华实验学校常务副校长胡凤元回忆,这孩子动手能力特别强,最喜欢做实验,上课抢着发言,提的一些问题有时候连老师都一下子答不上来。

学校里有他折腾的实验室,家里他也弄了一个。

也是在2010年,时任中国科大少年班学院院长的陈旸到深圳,见到了正在准备化学竞赛的曹原。

《中国科学报》2020年5月19日的报道提到,陈旸和他聊过之后,觉得这个学生各方面素质都不错,就鼓励他报考中国科大少年班。

于是,14岁的曹原去了合肥。

有个细节可能很多人没想到,他刚进中国科大的时候,本来打算学化学。

读着读着,他发现自己对物理更感兴趣,就转了过去,还进了“严济慈物理英才班”。

能这么转,靠的是中国科大的一项制度,本科生可以百分之百自主选专业。

严济慈物理英才班属于中国科大的科技英才班,这类班级从2009年开始办,到2020年已经有16个。

中国科大公开过一张2014年的照片,曹原站在教授曾长淦的实验室里,和同学们一起合影,那时候他已经在跟着做系统的科研训练了。

同样是2014年,他拿到了中国科大本科毕业生的最高荣誉郭沫若奖学金。

这一年,18岁的曹原去了美国麻省理工学院读博士,导师是实验物理学家巴勃罗·贾里洛-埃雷罗。

回头去数他的成长经历,打基础的那几步都是在国内走完的。

深圳的超常班帮他把时间抢了出来,中国科大的少年班和英才班帮他找准了往哪儿使劲。

魔角一扭惊学界 署名一栏归美国

到了麻省理工学院,曹原把注意力放在了石墨烯上。

2016年,他在美国物理学会主办的《物理评论快报》上发了一篇扭曲双层石墨烯的论文,反响不错。

真正让他出名的,是2018年3月5日。

据《中国科大报》2018年3月15日的报道,那天《自然》连续刊登了两篇以曹原为第一作者的论文,讲的都是石墨烯超导领域的新发现。

他们把两层石墨烯按一个特定的“魔角”叠起来,发现了新的电子态,材料能够比较简单地从绝缘体变成超导体。

这项成果给非常规超导体的研究打开了一扇门,宾夕法尼亚大学的尤金·梅勒还专门在《自然》上写文章做了评述。

中国新闻网当时报道说,一个人一天两次登上《自然》,在《自然》创刊149年里是头一回。

那年曹原22岁。

2018年底,《自然》评出年度十大科学人物,据《中国科学报》报道,曹原位居榜首。

两年后,事情又来了一次。

中国科大少年班学院2020年5月7日发布消息,当地时间2020年5月6日,还在读博士的曹原又在《自然》上一口气发了两篇魔角石墨烯的论文,他分别是第一共同作者和第一作者、共同通讯作者。

其中一篇,是把魔角的特性搬到别的二维体系里,用的是小角度扭曲的双层-双层石墨烯,去调电子之间相互作用的强弱。

另一篇,是摸清扭转角在材料里怎么分布,团队用纳米级针尖的超导量子干涉装置画出了局部变化图,精度做到了0.002度。

24岁的他,被网友叫作“海啸级后浪”。

导师贾里洛-埃雷罗对这个学生评价很高。

2022年4月,他在接受《国家科学评论》采访时说,能和曹原合作是一种幸运,自己从曹原身上学到的,和曹原从自己身上学到的一样多,还说相信曹原会成为那一代科学家里的领军人才。

同一次采访,贾里洛-埃雷罗也谈到了中国,说中国学界对这个方向兴趣很大,实验上已经有团队能做出高质量的莫尔量子系统,研究做得很出色。

国内在这条赛道上,并没有落下。

可话又说回来,曹原名下这10篇顶刊,署名单位写的是麻省理工学院、哈佛大学这些美国高校。

2024年7月以后,他的工作单位换成了加州大学伯克利分校,接下来的研究成果,也会挂在美国高校名下。

所以2024年8月第10篇顶刊的消息传回国内,很多人第一反应就是可惜,这份荣誉属于美国。

一个在深圳读超常班、在合肥读少年班、拿过郭沫若奖学金的年轻人,最关键的那些年是中国的学校陪着走过来的。

截至2026年11月,按公开信息,曹原仍在加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系任教,继续做二维材料相关的研究。

国内这边,中国科大的科技英才班还在一届一届往下办,深圳的超常教育也没停,做莫尔量子材料的实验团队越来越多。

参考文献:

1.澎湃新闻,2024年8月24日,《天才少年曹原发表第九篇Nature,被称为“石墨烯驾驭者”》。

2.中国新闻网,2018年3月20日,《22岁留学生一天两登世界顶级科学杂志 母校号召向其学习》。