在科研领域，总有一些令人瞩目的名字，他们的才华横溢，他们的成就令人惊叹。今天，我们要讲述的便是这样一位天才少年——曹原。他再次发表在国际顶级学术期刊《Nature》上的研究成果，再次引发了学术界的热议。这位少年天才究竟有着怎样的科研之路？让我们一起走进他的世界。
一、曹原其人
曹原，出生于1996年，四川成都人，我国著名物理学家、清华大学物理系教授。他从小便展现出惊人的天赋，初中时期便开始接触物理竞赛，并在全国物理竞赛中屡获佳绩。2013年，曹原考入清华大学物理系，师从著名物理学家杨振宁教授。在校期间，他不仅成绩优异，还积极参与科研工作，发表多篇高水平论文。
二、曹原的科研成就
曹原在科研领域取得了丰硕的成果，尤其在石墨烯材料的研究方面，更是独树一帜。以下是他在Nature上发表的部分重要研究成果：
| 年份 | 论文题目 | 研究成果 |
|---|---|---|
| 2018 | 一种新型石墨烯晶体结构及其电子性质 | 揭示了一种新型石墨烯晶体结构，并发现其具有超导性质 |
| 2019 | 二维拓扑绝缘体的超导性 | 发现二维拓扑绝缘体在低温下具有超导性 |
| 2020 | 石墨烯烯烃化反应 | 发展了一种石墨烯烯烃化反应的新方法 |
| 2021 | 新型二维材料的研究 | 发现一种新型二维材料，并揭示了其独特的电子性质 |
曹原的研究成果不仅在学术界引起了广泛关注，还为我国石墨烯材料的研究做出了重要贡献。
三、曹原的科研之路
曹原的科研之路并非一帆风顺，他的成功离不开以下几个关键因素：
1. 天赋与努力：曹原从小就对物理充满兴趣，并为此付出了大量的努力。他的天赋与努力使他能够在短时间内取得显著的成果。
2. 导师的指导：曹原的导师杨振宁教授是一位享誉国际的物理学家，他的指导对曹原的成长起到了至关重要的作用。
3. 团队合作：曹原在科研过程中，与团队成员保持着良好的沟通与合作，共同攻克了一个又一个难题。
四、曹原的未来展望
曹原在科研领域的成就令人瞩目，他的未来充满了无限可能。以下是关于曹原未来展望的几点思考：
1. 继续深入研究石墨烯材料：曹原在石墨烯材料的研究方面已取得了一系列重要成果，未来他将继续深入研究，为我国石墨烯产业的发展贡献力量。
2. 拓展研究领域：曹原在科研过程中展现出多方面的才华，未来他有望拓展研究领域，为我国科技创新做出更多贡献。
3. 培养更多优秀人才：作为一位优秀的研究者，曹原肩负着培养更多优秀人才的使命，他将为我国科研事业的繁荣发展贡献自己的力量。
曹原是一位令人钦佩的科研新星。他的科研之路充满了挑战与机遇，相信在未来的日子里，他将继续创造辉煌的成就。让我们一起期待这位天才少年的未来！
2月1日，1996年出生的中国“天才少年”曹原在《Nature》发表了个人第5篇论文，此前他已有两次一天连发2篇《Nature》的记录，其科研成就备受国际学界关注。
科研成就与突破石墨烯超导角度的发现：2018年，曹原因发现石墨烯超导角度轰动国际学界，开辟了凝聚态物理研究的新领域。他成为《Nature》杂志创刊149年来，以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。同年，《自然》发布的年度世界十大科学人物中，曹原位居榜首。
多次发表高水平论文：曹原不仅在2018年一天连发2篇《Nature》，2020年5月7日，他再次一天连发2篇《Nature》，展现了其持续的科研产出能力。此次2月1日的发表，是其个人第5篇《Nature》论文。
成长与教育背景少年班求学经历：曹原出生于1996年，年仅14岁时考入中国科学技术大学少年班，15岁主动找到导师曾长淦，希望到其实验室学习。在曾长淦的指导下，曹原进行石墨烯超晶格等离激元的理论研究，尝试自己从头开始编程，展现了超强的理论功底和计算机能力。本科毕业时，他在凝聚态物理领域的国际著名期刊上发表了一篇理论研究的论文，这在本科生中较为少见。
超常教育与快速学习：曹原出生在四川成都，3岁时随父母来到深圳。2007年9月，他进入耀华实验学校，用三年时间完成了小学六年级、初中和高中的课程，以669分的高考成绩考入中国科学技术大学少年班。耀华实验学校看到了曹原的巨大潜力，组建了最优秀的教师团队，免除了一切学费，对曹原进行“超常教育”。
个人特质与科研态度好奇心与探索精神：曹原从小就表现出强烈的好奇心和探索精神。据其中学物理老师黄佳堂回忆，曹原会把教室的讲台或桌子拆出来，就为了看里面是什么构造。中学阶段，他还在自己家里搭了一个小实验室，购置了一批化学、物理的实验仪器，经常自己在家进行实验。
谦虚与责任感：曹原在中国科大念本科时的导师曾长淦教授评价他“相当聪明”，但“很谦虚，相比他的年龄要成熟许多”。曹原认为，作为一名实验者，要愿意学习新东西，尝试新想法，并在实验室承担起责任。当努力不起作用时不要难过，因为这再正常不过了。
未来展望曹原的科研成就已经引起了国际学界的广泛关注，他的未来科研道路备受期待。随着他在石墨烯等领域的深入研究，有望取得更多突破性成果，为凝聚态物理等领域的发展做出更大贡献。
曹原又发表了一篇《Nature》，为什么要用“又”呢？因为，在18年的时候，22岁的曹原就凭借石墨烯超导的重大发现连发两篇《Nature》论文，解决了物理学科的百年无限极难题。去年5月份，曹原再次发出两篇背靠背文章，完善了“魔角石墨烯”相关的理论和实验研究，轰动学术界。
搞学术的人都知道，《Nature》是世界公认的三大顶级科学期刊之一，毙稿率高达90%。成功发表一篇《Nature》，或许是每一位科研人的梦想，但是很多人终其一生也不能发表一篇。但是，1996年出生的曹原，却在3年内连发5篇《Nature》，真的是无限极牛了！
毫不夸张地说，曹原受到了以美国为首的各个国家的无限极争相拉拢。曹原之所以这么受欢迎，一是因为他确实是难得一见的天才，还有一个原因是，曹原在石墨烯领域的研究发现，有望在未来应用到诸如能源、电子、环境科学和计算机产业等领域。
可以说，如果曹原选择留在国外，他会获得高高在上的社会地位以及花不完的金钱。但是，面对各国的拉拢，曹原是这么说的：我是中国人，我要回中国！据了解，曹原已经拒绝了美国公司的高薪聘请，学成回国，并加入了华为50人天才团队。有人猜测，曹原很有可能就分在华为石墨烯电池课题组。
曹原的学术成就无限极牛，只要他愿意，会有数不清的国外公司、高校来请他。但是，他却没有任何犹豫地选择了回国，为祖国建设贡献自己的力量。像曹原这样的人，才应该是留学生的榜样，值得所有留学生学习。
相信不少搞科研（搬砖）的小伙伴们最近又双叒被大神曹原的新闻刷屏（深深刺激）了。犹记得，那是2018年的春天，彼时还没有疫情肆虐，天才少年曹原以魔角（约1.1°）双层石墨烯的工作在顶级期刊Nature上背靠背发表了两篇文章，一时惊艳了整个科研圈！
时隔两年，少年还是从前那个少年：我一篇Nature都不发，要发只发两篇…
(鼓掌动图)
2020年5月，曹原和他的导师及合作者在Nature上报道了转角双层-双层石墨烯以及利用nano-SQUID（纳米超导量子干涉仪）表征转角双层石墨烯中角度非均一性问题的两项相关工作，将转角电子学领域推向了又一个高潮。
实际上，自2018年3月魔角双层石墨烯问世以来，和转角二维材料有关的科研工作至今已经有超过13项发表在Nature和Science两大顶级期刊上了（预警提示：即将又有一大波工作，正在Nature和Science发表的路上…）。
看着这些如潮水般的顶级科研工作，笔者忍不住想说，真香！
这魔角怎么有这么大的魔力？今天，笔者就和大家闲聊一下“转角”的各种“八卦”。
他研究的东西你也可以在家模拟？
首先，大家肯定都好奇，这些发表在顶级期刊上的工作，它们研究的究竟是神马东西？
科学上的术语，称呼为：摩尔超晶格。
摩尔超晶格本质上是两套空间分布相近的格子叠加在一起相互干涉形成的一套低频、长周期的新格子。通俗地讲，两套格子在空间堆叠上，时而密集，时而稀疏，这种疏密的周期分布形成了所谓的摩尔条纹。
摩尔条纹在我们的日常生活中常常可以见到。例如，用手机拍摄电脑屏幕时，生成的照片上常常伴随着肉眼可见的畸形条纹。这是因为电脑屏幕的发光元件阵列和手机摄像头里的CCD或CMOS感光元件组成了两套相近的格子，它们相互叠加形成了摩尔条纹。摩尔条纹的图样和格子间的转角密切相关。感兴趣的童鞋，可以在身边寻找两套相同的格子（譬如窗纱），手动旋转它们，观察摩尔条纹的变化。
手机拍摄电脑屏幕产生的摩尔条纹（图片：作者自制）
旋转两层相同大小的六方格子形成周期更大的摩尔条纹（图片：作者自制）
尽管摩尔条纹给电子显示和拍摄带来不小麻烦，科学家却想到了利用二维材料中的摩尔条纹去观察新的物理现象。只需要将窗纱换成晶格接近或者相同的两层二维材料，并且小角度堆叠在一起，便可以构筑二维的微观摩尔条纹，即二维摩尔超晶格（曹原便是将窗纱换成了两层石墨烯，两层石墨烯间旋转约1.1°）。
这里，笔者顺便科普一下二维材料。
二维材料，顾名思义，它的厚度薄到可以将之视为二维极限。常见的二维材料包括石墨烯（石墨的基本组成单元，只含有一层碳原子，碳原子按照六角蜂窝状周期排列）、薄层过渡金属硫化物（如二硫化钼MoS2等，通常是良好的半导体材料）。由于二维材料太薄，两层二维材料的界面便能代表整体的性质。因此，二维材料被视为摩尔超晶格研究的最合适载体之一。
石墨烯的晶格示意图（每个小球为碳原子，图片来源：维基百科）
他是发现了高温超导机制吗？
著名科幻作家刘慈欣在他的代表作《三体》中描绘了由三个恒星体组成的世界。三个恒星靠万有引力彼此紧密关联，它们的运动波云诡谲，不可预测，给三体文明带来了巨大的灾难。
三体问题是最简单的多体问题，却足以困扰人类至今。当物体数N≥3时，体系的动力学问题无法严格求解（人们往往根据实际情况，采用各种近似的方法）。而在基础物理研究领域，由多个彼此关联的对象（包括电子、原子等）组成的多体体系，它们表现出的物理性质往往超出了既有知识的理解。
著名物理学家、诺贝尔奖得主Philip W. Anderson教授（已于2020年3月与世长辞）曾经留下著名的一句话“More is different”，便是指多体关联作用能带来新的物理。
Philip W. Anderson（1923.12.13-2020.3.29）
在现实的材料中，电子之间可以靠静电相互作用（库伦作用力）彼此关联在一起，它们的多体关联往往诱导出奇特的物理性质。譬如，在铜基的陶瓷材料中，科学家发现它的超导转变温度可以大幅提升至液氮的沸点温度以上，因此具有很高的实用价值（中国科学家在这个领域做出了突出贡献）。实现室温的超导转变，对未来的能源和交通发展将会产生革命性影响。
因此，在基础物理研究上，寻找这样的强关联体系并挖掘其中的物理奥秘，一直是一项非常重大的课题。而我们今天重点介绍的转角摩尔超晶格，便是一个很好的多体关联体系。
时间要追溯到2011年。尽管当时人们已经认识到将两层石墨烯以一定的转角堆叠起来，可以形成二维摩尔超晶格，并带来新的物理现象。但是，直到美国的理论物理学家Allan H. MacDonald教授和Rafi Bistritzer博士计算出转角为1.1°的双层石墨烯超晶格中电子的速度会大幅降低，人们才开始逐渐认识到1.1°转角双层石墨烯超晶格蕴含了丰富的多体强关联物理。
为了让大家更明白这其中的奥秘，笔者举一个简单例子。
考虑一个子弹射击年糕的情形，年糕对子弹的粘附力类比于电子间的静电相互作用力，子弹的速度类比于电子的速度。当子弹的速度极快时，子弹轻松击穿年糕，年糕几乎对子弹没有什么影响；而当子弹的速度很慢时，子弹会被年糕黏住。
电子的速度和相互作用力，便是这样的一对竞争关系。在单层石墨烯中，电子的速度可以达到光速的1/30，速度极快（相对论效应都出来了），电子间的相互作用力很多时候可以忽略不计。而在1.1°转角双层石墨烯超晶格中，电子的速度几乎接近于零，多体的相互作用便占据上风了，转角石墨烯超晶格由此成为典型的多体模型（具体的关于电子速度为啥会大幅下降，感兴趣的童鞋可以自行查阅相关文献）。
魔角双层石墨烯模型（图片来源：Nature杂志网站）
子弹被年糕黏住的结果，反映在魔角石墨烯超晶格中，就是原本的电子金属态可以转变为绝缘态。
在理论预测之后，实验科学家开始尝试利用各种方法去制备这样的转角石墨烯超晶格样品，并观测其中的多体物理现象。
2018年，曹原和他的导师Pablo Jarillo-Herrero教授率先实现了魔角双层石墨烯样品的制备，并在低温下（约零下270℃）观测到金属态到绝缘态的转变。令人震惊的是，他们意外地发现，如果向转变后的绝缘态添加一定量的电子，居然能诱导出超导现象！这种行为和我们上文介绍的铜基超导体很像。
因此，魔角双层石墨烯对于认识高温超导机制具有重要作用（并不是说曹原的工作发现了高温超导机制甚至实现了室温超导，此处严肃批判某些媒体对此的错误报道）。
曹原和他发现的魔角双层石墨烯超导现象（图片来源：Nature杂志网站）
由于转角石墨烯的突破性进展，Pablo Jarillo-Herrero教授获得了2020年巴克利奖（凝聚态物理最高奖）；Pablo Jarillo-Herrero，Allan H. MacDonald和Rafi Bistritzer共同获得2020年沃尔夫奖。
从左至右依次为：Pablo Jarillo-Herrero，Allan H. MacDonald和Rafi Bistritzer（图片来源：Wolf Prize官网）
转角，为什么在科研界爆红？
转角石墨烯中电子的多体相互作用带来的有趣物理现象迅速吸引了人们大量的关注。在2019年，物理学家发现了该体系里还存在着丰富的量子物态。对基础物理稍微关注的童鞋，可能听说过清华大学薛其坤院士发现量子反常霍尔效应的工作（被杨振宁先生称为“诺奖级的成果”）。在魔角双层石墨烯中，同样可以实现量子反常霍尔效应。
魔角双层石墨烯中的量子反常霍尔效应（图片来源：Science杂志网站）
基于这些重大成果，一个新的研究领域——转角电子学，应运而生了。该领域可以大致分为两个方向（纵向和横向）：纵向上，深入挖掘和理解该体系里的新奇物理现象，包括我们上文提到的超导和量子反常霍尔效应；横向上，寻找更多的转角多体关联体系。
文章开头提到的曹原今年的两篇Nature之一，在转角双层-双层石墨烯超晶格中发现金属-绝缘态转变的工作，就属于后者（值得注意的是，中科院的团队也做出了同样的工作）。除了将两个单层或者两个双层石墨烯堆叠在一起，科学家后来发现，几乎绝大部分的二维材料以某种角度堆叠形成合适的摩尔超晶格后，都可以演变为电子的多体强关联体系（已经有多个相关工作发表在Nature和Science杂志上）。
兼顾“深”与“广”，这可能是“转角”为什么在科研界爆红的原因吧！
Nature三连：2020年发表在Nature期刊上关于其他二维材料转角超晶格的三篇文章（发表时间分别为2020年3月，2020年3月，2020年5月）
以上就是关于天才少年曹原再发nature和天才少年曹原再发Nature：他的科研之路如此闪耀！的全部内容，希望本篇文章能给你带来帮助。