石墨烯曹原可以用于化妆品中吗。比如说石墨烯曹原喷雾!!



2018年3月5日国际顶尖期刊Nature连刊两文,以背靠背长文形式在网站刊登了麻省理工学院Jarillo-Herrero教授课题组墨烯超导重大发现此外,Nature在网站还配以Eugene J. Mele的评述

特别值得关注的是,本次两篇重磅文章第一作者是来自中国的博士生曹原曹原本科毕业于中科大少年班,令人惊讶的是这位博士生今年年仅21岁。


范德华异质结构昰二元构筑单元垂直堆叠而成在二维材料丰富的功能性基础上,可以实现更多的工程化操纵其中一个方向,就是通过控制层间扭曲角喥来调控范德华异质结的电子结构。


有鉴于此MIT的Pablo Jarillo-Herrero、Yuan Cao团队在魔角扭曲的双层石墨烯曹原中发现新的电子态,可以简单实现绝缘体到超导體的转变打开了非常规超导体研究的大门。

Nature杂志在2018年3月5日以背靠背的长文形式在网站刊登了这项还没来得及排版的重大研究成果,并配以Eugene J. Mele的评述  

图1. 不同角度扭曲的双层石墨烯曹原


Cao等人发现,堆叠的双层石墨烯曹原中电学行为对原子排列非常敏感,影响层间电子移动对于物理学家而言,电学行为通常是由能量主导而在这项研究中,单层石墨烯曹原内原子间电子移动有关的能量在eV量级而在层间的電子移动涉及的能量量级最多在几百meV。


要想解开这个谜题对称性是关键!


对于结构高度有序的单层石墨烯曹原而言,电学性能取决于对稱性研究人员制备了旋转扭曲的双层石墨烯曹原,通过电子之间的相互作用来控制整个体系的电子态旋转产生的位错使石墨烯曹原层Φ的电子能带结构不再对齐,单胞变大

图2.扭曲双层石墨烯曹原中的电子能带结构


研究人员发现,扭曲的双层石墨烯曹原会产生两种全新嘚电子态一种电子态是Mott绝缘体态,来源于电子之间的强排斥作用另一种是超导态,来源于电子之间的强吸引作用而产生零电阻

当旋轉角度小到魔角时(<1.05°),扭曲的双层石墨烯曹原中垂直堆叠的原子区域会形成窄电子能带,电子相互作用效应增项,从而产生非导电的Mott絕缘态。在Mott绝缘态情况下加入少量电荷载流子就可以成功转变为超导态。  

图3. 石墨烯曹原超晶格中的二维超导

这项研究成果为超导研究帶来了新思路,也为全新电学性能的探索和工程化提供了良好的研究平台!

值得关注的是本次两篇Nature论文的第一作者、MIT博士生曹原来自中國。今年年仅21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聲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姩级、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

据中科大丁泽军教授回忆,曹原是“很聪明的家伙!本科时计算物理课程中的课题研究成果发了一篇文章J. Mag. Mag. Mater. 355 (。没花多少时间也就是一个寒假就做完了”。

中科大物理學院教授曾长淦也证实“这是在我实验室混过的娃”曾长淦回忆“(本科)在我们实验室还发了一篇PRB理论文章呢。当时就觉得他太厉害叻”


曾教授接受采访回忆起曹原:“我实验室出了很多位郭沫若奖,但曹原在其中还是显得卓尔不群非常特别。我们的研究以实验为主但曹原发的却是理论文章。虽然在实验选题、方向与写作上我可给他指导但在技术细节上无法手把手教他。曹原是如此的令人放心:只要把题目交给他就行他一定能做出来! 聪明人很多,曹原却还主动计算遇到困难,他永远会想尝试其他的软件方法曹原爱好广泛,也喜欢计算机什么都能捣腾,朋友圈经常发天文观测的照片才气过人的天才往往持才傲物,但曹原却非常低调沉稳情商很高。怹在我们实验室时就很受欢迎去年他曾回科大访问,提到了研究的进展看到成果发表。我很高兴!”


一位与曹原熟悉的少年班毕业生說:我们都觉得他可能成为下一个庄小威这一点都不过分。他实在是太强了以前在科大就是传说级的人物。

年仅22岁的中国青年曹原在《自然》杂志上发表了两篇文章这两篇文章犹如重磅新闻一样引起了世界各国的关注。曹原的主要工作就是对石墨烯曹原超导的研究但这种石墨烯曹原的超导温度并非是常温,而是很低的温度由于对石墨烯曹原超导的突破性工作,曹原被评为2018年年度十大科学人物他的研究荿果也被做成了封面,但对老百姓来说石墨烯曹原超导有何意义对世界的改变又有哪些呢?

石墨烯曹原源自于石墨,而石墨是由多层的碳原子层组成的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纳米如果将石墨中的多层结构剥离成一层一层嘚,得到的材料就是石墨烯曹原了由于石墨烯曹原的特殊结构,它具有优异的力学、电学、磁学和热学性能也因此石墨烯曹原改性一矗都是世界研究的热点。

在曹原的研究中将两层石墨烯曹原堆叠到了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,当曹原將角度旋转到1.1度并且将温度降到低至1.7开尔文,就是比绝对零度高了1.7度相当于-271.45℃。这时候这种双层石墨烯曹原材料表现出了超导现象形成了零电阻和完全抗磁性的超导体。

这次曹原制备出的石墨烯曹原超导体属于低温超导体它的超导临界温度远低于冰点0 ℃,从古至今囚类制造出的高温度超导体是LaH10其临界点是250开尔文,即-23摄氏度曹原这次的研究之所以会引起关注,是因为它的操作简单还无需引入其它嘚物质就可以使石墨烯曹原出现超导现象。

曹原的这次发现可以说能为高温超导体甚至室温超导体的研究指明方向同时也必将为人类嘚现代文明产生深远的影响。也许有人会问其使用在哪里这次曹原的研究可以应用于医疗设施、电网设备、电子产品等生活设施中,还鈳以应用在超级计算机、超级高铁等前沿科技中不夸张的说这次发现或许将引发一场超导材料领域的新革命。

原标题:华为也跪了石墨烯曹原的百年难题,竟被这个中国学生解决了!

自从智能手机进入大屏时代电池不耐用的短板越来越明显。

看着那些强行塞下超大电池厚成磚的手机学霸君更期待手机电池何时会迎来新技术突破。

其中这个叫石墨烯曹原的材料大家再熟悉不过了,据称用它做出的电池能够“充电十分钟待机一整天”。

虽然学霸君不知道用石墨烯曹原打造的电池有多厉害.......

但在某宝上号称采用石墨烯曹原电池的充电宝已经滿大街跑啦。

理论上石墨烯曹原电池在真能做到 20000 毫安仅 4mm 的厚度,但某宝的这些.....学霸君怎么看都觉得太假了吧!

要真有石墨烯曹原电池掱机厂商早就替老罗做出「划时代的产品」。

当然石墨烯曹原技术也不是没有应用在手机上,像华为就在散热方面用上石墨烯曹原技术散热飞快。

要应用在电池上那就不用想了没学走就想学跑,先解决石墨烯曹原超导这个百年难题再说吧

PS:物理知识科普时间,石墨烯曹原拥有优秀的导电性过去却难以实现零电阻,石墨烯曹原超导就解决了这个问题

还真别说,这个 22 岁的中国学生就率先解决了石墨烯曹原超导的百年难题

享誉全球的《Nature》(自然)杂志不仅接连发了他两篇学术论文,还称他为「石墨烯曹原的驾驭者」

更没想到的是,《Nature》后来将他评为 2018 年度十大科学人物直接位居榜首。

扭一扭」的想法扭出了零电阻的石墨稀

事情还要从这个年轻人的求学之路说起。

曹原在进入麻省理工学院攻读博士的时候机缘巧合下,加入了「石墨烯曹原大牛组」的 Pablo Jarillo-Herrero 团队借此学习自己最想学的课程。

其实这几姩石墨烯曹原技术是很热,但也一直没有很大突破

小伙子曹原初生牛犊不怕虎,决定做个有意思的实验

在一次考察堆叠的双层石墨烯曹原的实验,不知是不是在吃奥利奥时得到灵感居然想把双层石墨烯曹原其中一层相对另一层旋转极小的角度,看看会发生什么

通過微扭造成各种不同的角度,他发现在特定角度下导电的石墨烯曹原就变成了绝缘体,这对石墨烯曹原领域来说算得上是巨大的影响了

不过后面才是重点,因为曹原还发现稍微调整一下电场扭曲的双层石墨烯曹原还能变成一个超导体。

要知道石墨烯曹原超导当时在國际科研领域仍然是空白状态。

也许有人问学霸君:超导是什么超导就是零电阻。

举个例子我们平时用的充电宝就存在电阻,手机充電的时候就会发热转换率低(通常在 70-90%)。

如果让充电宝用上超导石墨烯曹原那它就是零电阻,转换率 100%到时候手机充电十分钟,待机┅整天都不是难题

最终曹原用自己多次的实验技巧,确定了使双层石墨烯曹原扭曲变化的特定角度大家都称这个角度为石墨烯曹原「魔角」。

很多研究团队陆续通过实验印证了「魔角」的现象,甚至连业界都普遍认为曹原的石墨烯曹原「魔角」将开启石墨烯曹原的一個全新领域

每年《Nature》十大科学人物的封面都是大大的数字「10」,今年的「10」就被处理成一个正六边形点出了曹原的石墨烯曹原超导的「魔角」。

为了让大家更了解「魔角」的原理曹原参加了 APS March Meeting。

大家都对石墨烯曹原超导「魔角」非常感兴趣不少人为了听他演讲硬是挤滿到楼上去了。

PS:APS 是美国物理学会主办的年会是整个物理学领域都是最为重大的国际学术会议之一。

其实曹原能够发现石墨烯曹原魔角还离不开他从小在国内接受的教育。

都说好动是孩子的天性而曹原不仅好动,好奇心还极强

他经常因一个问题和老师疯狂「顶嘴」,为了理解一些物理结构随手就对教室的课桌、椅子、黑板、投影仪等下「毒手」,亲自动手拆解一遍又装回来

有一次,曹原做实验沒有硝酸银直接把家里的银镯子偷出来溶了,他的种种行为在大家眼里简直是个「混世魔王」。

但不得不说曹原的运气实在太好了僦连学霸君也感到酸了。

读初中的时候曾在中科大少年班教书 20 年的副校长把他引荐到中科大少年班,从此开始了开挂人生

当我们还在褙元素周期表时,曹原已经完成了小学到高中的所有课程并在 14 岁时提前参加了高考,以 669 分的成绩考进中科大少年班学院「严季慈物理英財班」

在中科大少年班的这段时间,曹原的成绩实在太突出很快成为老师关照的重点对象之一。

当时中科大少年班就有个叫丁泽军的敎授他对学生要求相当严格,严到无数天才少年都闻风丧胆简直就是学校里的「魔鬼教导主任」。

有次丁泽军教授给曹原布置了一个計算机物理相关学习研究项目很难一人独立完成。不过曹原恰好对这方面非常感兴趣坚持自己查资料自己解决问题,仅一个寒假就完荿了

后来,曹原还前往密歇根大学交流学习;在牛津大学进行科研实践;最后毕业时还拿到了中科大本科最高荣誉的「郭沫若奖学金」

在大家看来,曹原在大学毕业前的这些事迹简直就是典型的开挂人生。

但对精密机械、电子电路等多方面的感兴趣的曹原来说他只昰跳过中学里一些无趣的部分,想要更快的踏入科学领域探索学习

曹原的实验导师 Jarillo-Herrero 就很喜欢他这一点,永远保持着好奇心去驱动学习即使遇到挫折也会打起精神接着干!

有次曹原在实验室发现了一组激动人心的数据,他认为这可能是重大发现激动得他用了 6 个月的时间詓费心解读。

结果只是实验装置的巧合所闹出的「乌龙」而曹原并没因此气馁,转头又继续埋头研究去了

很多人都说曹原作为一个中國人,在美国取得了巨大成就让我国的科研人才流向国外。

在学霸君看来人才是科研确实是创新的第一要素,但无论曹原在哪里发现叻什么成果都无法改变他是个中国人的事实,毕竟科学无国界但科学家有祖国。

至于石墨烯曹原的科研方面学霸君发现欧洲早在 2016 年僦启动了石墨烯曹原旗舰计划,但科研创新的物理内容越来越少甚至被很多人称为骗局,使得科研团队对石墨烯曹原的研究越来越低迷

如今曹原这个中国 96 后的博士生,在石墨烯曹原领域为他们指出了超导体的方向再次让石墨烯曹原技术成为一个可期待的未来。

毕竟伱可能想不到,之前名头最响的石墨烯曹原产品是......石墨烯曹原套套

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