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天才少年曹原再发Nature发生什么事了?天才少年曹原再发Nature令人震惊

不是后浪是巨浪!“95后天才少年”曹原强势归来,一天两登《Nature》

真正的后浪来了

还是海啸级的

!!!

伦敦时间5月6日,中科大10级少年班校友、美国麻省理工学院“95后”博士生曹原,与其博导Pablo Jarillo-Herrero背靠背连发两篇Nature文章,介绍魔角石墨烯研究的新突破。

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在第一篇论文中,研究人员致力于通过对扭转角的控制,将魔角特性推广到其他二维研究体系,以调谐和控制电子-电子相互作用的强度,实现相似的物理行为。他们采用了一种全新的魔角石墨烯体系:基于小角度扭曲的双层-双层石墨烯(TBBG)。

另一篇论文中,研究团队致力于研究扭曲角的分布信息。他们以六方氮化硼(hBN)封装的MATBG为研究对象,使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置(SQUID-on-tip)获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像,并绘制了局部θ变化图。该设备的相对精度达到0.002度,空间分辨率为几个莫尔周期。

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很多网友纷纷感叹自己连新闻都看不明白了(小编也默默地举起了手)......

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但是这也丝毫不影响大家对这位天才少年的认可和赞美,纷纷称赞其“年少有为”“真后浪”:

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不是第一次

两年前也曾连发两篇Nature

小编相信2018年石墨烯带来的惊喜至今仍能在许多科学家心头泛起涟漪。

当时《Nature》都来不及排版,就迅速以背靠背形式刊登了关于转角石墨烯的重大成果,文章还配以第三篇文章作为评述,足见这一发现的非凡意义。

文章刊登后立即在整个物理学界引起巨大反响。一些报道称其“一举解决了困扰世界107年的难题”。

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而这一发现也让曹原众多荣誉加身!他成为以“第一”身份在Nature杂志上发表论文的最年轻的中国学者。2018年他登上了Nature年度十大科学家之首,这是该杂志创刊149年历史上年龄最小的入榜者,紧接着曹原又以22岁的年龄入选了福布斯中国发布的2018年中国“30位30岁以下精英”科技领域榜单,成为了入选者年龄最小的一位。

22岁的曹原可谓一战成名!

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当年Nature的十大人物封面图片明显指向曹原的成果。数字“10”中的“0”被处理成一个正六边形,宛如构成石墨烯的碳环结构,整个数字“10”则点出了赋予石墨烯超导能力的“魔角”。

开挂的人生

别人家的孩子

这么厉害的曹原到底何许人也?

毕业于中科大少年班的尖子生,麻省理工博士生曹原的24岁是“真”别人家的24岁:

2007年,曹原来到了深圳读书,用了三年的时间就读完了小学六年级,以及初中和高中的课程。

2010年,14岁的他就参加了高考,理科总分669,考入了中国科学技术大学少年班。进入少年班后,依然继续开挂,别人一年才能完成的项目,曹原一个寒假就整完了。2014年曾荣获中科大本科生最高荣誉奖——郭沫若奖学金。

大学期间,他作为交换生去了美国密歇根大学与牛津大学。2014年,18岁的曹原前往麻省理工学院攻读博士继续深造。

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曹原本科时候的指导老师,中科大物理学家曾长淦表示,他的名字在国内凝聚态物理学界无人不晓。

2018年《Nature》赠与他“石墨烯驾驭者”称号,一些报道还称其为“中国潜在最年轻的诺贝尔奖获得者”。

曹原的研究到底多厉害

曹原的最大贡献在于发现了让石墨烯实现超导的方法。

1911年,荷兰物理学家卡末林·昂内斯因发现一种能将电子损失降到0的传输材质,即“超导体”,而获得诺贝尔奖物理学奖。超导体有助于大幅降低电力传输过程中的巨大能源损耗。但令人遗憾的是,要想实现这种传输条件,环境必须在绝对零度(零下273摄氏度)之下。此后,无数科学家前赴后继,希望研制出能在常温条件下实现“超导体”性能的材料,但均以失败告终。

两年前,曹原等人发现将两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度(魔角)时,就会产生以0电阻传输电子的神奇超导效应。这一研究这开创了物理学一个全新的研究领域,有望大大提高能源利用效率与传输效率。

如果双层石墨烯可以实现在高于绝对零度的温度下进入超导态,那么对它的研究就有希望找出接近室温的超导体。该发现一下子触及到了科学界的盲区,此后越来越多的物理学家投入到双分子层石墨烯神奇特性的研究之中,“魔角石墨烯”成为红极一时的全新方向,相关的成果开始接二连三地登上 Science、Nature 等顶级期刊。

当然,即便取得如此厉害的学术成就,曹原始终保持平和心态,在接受采访时表示自己并不特别,“我只是跳过了中学里面一些无聊的东西。”

2020-041-08

天才少年

未来可期

我们期待曹原能在属于他的领域

再发一篇Nature!中国科大2019年已发5篇CNS

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近年来,中国科学技术大学基础科学研究进步明显,在国际顶尖学术期刊上(Nature、Science、Cell)中科大科学家发表的高水平学术论文也越来越多,部分研究领域经常会有重大突破性进展。

截止到4月11日,青塔发现中国科学技术大学发表2篇Nature、2篇Science和1篇Cell,同时了解到中科大还有其他团队的CNS论文即将在线,这种速度和成绩非常罕见。

这5篇文章分别是:中国科学技术大学物理学院天文系薛永泉教授研究组领衔发表一篇Nature;中国科学技术大学路军岭教授、韦世强教授、杨金龙教授等课题组密切合作发表一篇Nature;中国科学技术大学傅尧和尚睿研究团队发表一篇Scence;中国科学技术大学潘建伟、赵博等发表一篇Science;中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授研究组与美国马萨诸塞州州立大学医学院韩纲教授研究组合作发表一篇Cell。本期一起看一看:

中国科学技术大学物理学院天文系薛永泉教授研究组领衔发表一篇Nature

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4月11日,中国科学技术大学物理学院天文系薛永泉教授研究组领衔在Nature上发表了题为“A magnetar-powered X-ray transient as the aftermath of a binary neutron-star merger”的研究论文,该研究发现了首例双中子星并合形成的磁星所驱动的X射线暂现源,证实了双中子星并合直接产物可以是大质量毫秒磁星,明确了一系列关于中子星物态方程与极高磁场强度等基本物理规则条件,进而深化了对中子星基本属性的认识,证实了之前的理论预言。

薛永泉教授等人在迄今为止最深、最灵敏的X射线巡天——七百万秒钱德拉南天深场(7Ms CDF-S)里发现了一个新型的X射线暂现源(称为CDF-S XT2,简称XT2;其X射线辐射仅持续了约7个小时),其红移为0.738,即距离我们约66亿光年远。观测数据与理论分析显示:(1)XT2没有伽玛射线探测。(2)XT2的光变曲线具有从平台期(即光度基本不变)到下降期(光度随时间t成-2次方幂律衰减)快速演化的特征形状与时标(见图2左上及图2下),与理论预言的大质量毫秒磁星产生的X射线辐射完美吻合。(3)XT2位于其寄主星系的外沿(见图2右上),这和双中子星受超新星爆炸不对称的反冲力作用被“踢出”至星系边缘的图像吻合;而且基于XT2寄主星系各项物理属性算出的XT2起源于双致密星并合的概率非常得高。(4)估算的类似XT2的暂现源事件发生率被修正到位于近邻宇宙里的值时,其与由第一例双中子星并合引力波事件GW170817可靠导出的双中子星并合发生率相符,从而进一步支持了XT2的双中子星并合起源。以上论据一致表明,XT2是首例双中子星并合形成的磁星所驱动的X射线暂现源,且其没有对应的短伽玛射线暴。

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中国科学技术大学路军岭教授、韦世强教授、杨金龙教授等课题组密切合作发表一篇Nature

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1月31日,中国科学技术大学路军岭教授、韦世强教授、杨金龙教授等课题组密切合作在Nature上发表题为“Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferential oxidation of CO in H2”的研究论文,该研究利用原子层沉积技术(ALD),首次设计出一种新型Fe1(OH)x-Pt单位点界面催化剂结构,并在低温高效去除氢气中微量CO制备高纯氢气方面取得突破性进展。该工作为人们设计高活性金属催化剂了一新思路。

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Fe1(OH)x-Pt单位点界面新型催化剂结构模型示意图。这里蓝色、黄色、红色、白色小球分别代表铂、铁、氧和氢原子。

中国科学技术大学傅尧和尚睿研究团队发表一篇Science

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3月29日,中国科学技术大学傅尧和尚睿研究团队在Science上发表了题为“Photocatalytic decarboxylative alkylations mediated by triphenylphosphine and sodium iodide”的研究。该团队首次提出了基于可见光激发的分子间电荷转移用于光氧化还原催化的新概念,发现了一种简单易得、高效环保的非金属阴离子复合物光催化体系,成功实现了温和条件的脱羧偶联反应,突破了传统反应需要贵金属光催化剂或有机染料的限制。

结合理论计算研究,该研究团队成功实现了催化脂肪羧酸衍生物脱羧反应,生成的烷基自由基中间体可以和多种底物结合,实现温和条件下的Minisic反应和Heck反应。通过该催化体系,多种天然、非天然氨基酸可以与烯醇硅醚发生反应,并且放大到克级规模时仍可保持较高的催化效率,为β-氨基酮类化合物的制备一种有效途径。更有价值的是,该催化体系与商业化的手性磷酸协同催化时,氨基酸可以与氮杂环反应,实现氮杂环C2位不对称α-氨基烷基化反应,为含氮杂环类药物分子的不对称修饰了一种有效手段。此外,天然产物和合成化学品中广泛存在的烷基胺类衍生物还可以发生脱氨Heck反应。这种新型非金属阴离子复合物光催化体系大大降低了催化剂成本,可应用于多种重要的功能分子的合成,解决了过渡金属在功能化合物和药物合成中残留等问题,为生物质羧酸分子转化、手性药物合成和多肽修饰了新的手段,具有重要的合成化学价值和良好的工业应用前景。

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光诱导非金属阴离子复合物催化的脱羧脱胺偶联反应

中国科学技术大学潘建伟、赵博等发表一篇Science

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1月18日,中国科学技术大学潘建伟、赵博等在Science上发表了题为“Observation of magnetically tunable Feshbach resonances in ultracold 23Na40K + 40K collisions”的研究论文,该研究利用超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得重大突破:他们通过对磁场的精确调控首次在实验上观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振,向基于超冷原子分子的超冷量子化学研究迈进了重要一步。

在该项研究中,中国科学技术大学的研究团队首次成功观测到了超低温下钠钾基态分子和钾原子间的散射共振。在实验中,他们从温度为几百纳开的超冷钠和钾原子混合气出发,制备出处于不同超精细态的钠钾振转基态分子,并将之与处于不同内态的钾原子相混合。在此基础上,通过精密的调节磁场来精确地调控原子分子散射态和三体束缚态的能量差,成功地在分子损失谱上观测到了超低温下钠钾基态分子和钾原子间的一系列散射共振峰。这些散射共振了对含有高达49个电子的钾-钠-钾三原子分子复杂体系势能面的超高精度测量,成功获取了势能面在短程部分的重要信息。

中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授研究组与美国马萨诸塞州州立大学医学院韩纲教授研究组合作发表一篇Cell

天才少年曹原再发Nature发生什么事了?天才少年曹原再发Nature令人震惊(图22)

2月28日,中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授研究组与美国马萨诸塞州州立大学医学院(University of Massachusetts Medical School)韩纲教授研究组合作在Cell上发表了题为“Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae”的研究论文,该研究结合视觉神经生物医学与创新纳米技术,首次实现动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力,同时被Cell杂志选为本期唯一科普视频进行重点推广。

研究人员通过多种神经视觉生理实验,从单细胞电生理记录,在体视网膜电图(ERG)和视觉诱发电位(VEP),到多层面的视觉行为学实验,证明了从外周感光细胞到大脑视觉中枢,视网膜下腔注射pbUCNP纳米颗粒的小鼠不仅获得感知红外线的能力,还可以分辨复杂的红外图像。值得指出的是,在获得红外视觉的同时,小鼠的可见光视觉没有受到影响。而且令人兴奋的是,动物可以同时看到可见光与红外光图像。同时研究人员发现pbUCNPs纳米材料具有良好的生物相容性,从分子、细胞到组织器官以及动物行为的检验证明,pbUCNPs纳米材料可长期存在于动物视网膜中发挥作用,而对视网膜及动物视觉能力均没有明显负面影响。这些结果清晰地表明,此项技术有效地拓展了动物的视觉波谱范围,首次实现裸眼无源的红外图像视觉感知,突破了自然界赋予动物的视觉感知物理极限。

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从不同水平证明注射小鼠获得红外图像视觉

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“天才少年”曹原再次连发2篇Nature!在魔角石墨烯取得系列新进展

天才少年曹原再发Nature发生什么事了?天才少年曹原再发Nature令人震惊(图24)

天才少年曹原再发Nature发生什么事了?天才少年曹原再发Nature令人震惊(图25)

据纳米人号消息,第一篇Nature论文中,研究人员致力于通过对扭转角的控制,将魔角特性推广到其他二维研究体系,以调谐和控制电子-电子相互作用的强度,实现相似的物理行为。他们采用了一种全新的魔角石墨烯体系:基于小角度扭曲的双层-双层石墨烯(TBBG)。

天才少年曹原再发Nature发生什么事了?天才少年曹原再发Nature令人震惊(图26)

另一篇Nature论文中,研究团队致力于研究扭曲角的分布信息。他们以六方氮化硼(hBN)封装的MATBG为研究对象,使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置(SQUID-on-tip)获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像,并绘制了局部θ变化图。该设备的相对精度达到0.002度,空间分辨率为几个莫尔周期。

2018年3月5日《自然》以背靠背长文形式在网站刊登了重大研究成果,甚至来不及排版,文章还配以第三篇文章作为评述前述成果。值得一提的是:曹原还和导师了其中一文的共同通讯。通讯通常由教授等课题组长担任。曹原成为通讯,表明他是论文的主要创意贡献者之一。

天才少年曹原再发Nature发生什么事了?天才少年曹原再发Nature令人震惊(图27)

曹原

值得关注的是,曹原来自中国,今年年仅24岁,本科毕业于著名的中科大少年班。

根据报道,曹原1996年出生,籍贯是四川成都。2010年,14岁的曹原从深圳耀华实验学校考入蜚声中外的中国科学技术大学少年班学院,并入选“严济慈物理英才班”。

从中学时代起,曹原即受益于“超常教育”。据当时的媒体报道:曹原2007年到深圳耀华实验学校读书,该校主管超常教育的副校长为朱源。后者曾任教中科大少年班20多年。曹原用了三年的时间读完小学六年级、初中和高中的课程。高考总分为理科669分。2014年,曹原荣获中科大本科生最高荣誉奖——郭沫若奖学金。

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