
曹原: 撕开二维世界裂缝的“科学巫师”
发布日期:2025-03-06 16:15 点击次数:167
当23岁的曹原在麻省理工学院实验室里将两层石墨烯旋转1.1度时,他可能没有想到自己正在打开潘多拉魔盒——这个被《自然》杂志称为“石墨烯驾驭者”的年轻人,用一张碳原子网颠覆了人类对超导材料的百年认知。在这个芯片制程逼近1纳米的时代,曹原的魔角石墨烯像一束激光,照亮了量子世界的神秘深渊。
一、碳原子网的“魔法时刻”
传统超导材料需要被冷冻到-200℃才能施展“零电阻”魔法,而曹原的魔角石墨烯在1.7K(约-271℃)就展现出超导特性。这看似微不足道的温度突破,实则是打开高温超导大门的钥匙——当两层石墨烯以特定角度堆叠时,原本规矩的电子突然开始集体“蹦迪”,在量子世界里形成神秘的超流态。
更令人震惊的是,通过调节电压就能控制这种超导态的开关,这相当于给超导材料装上了“智能开关”。在曹原的实验室里,这种二维超导体展现出90%以上的载流子迁移率,比硅材料高出三个数量级,为超导芯片的诞生埋下伏笔。
二、能源革命的“虫洞入口”
魔角石墨烯的魔力不仅在于实验室数据。想象一下:电网不再需要高压输电塔,超导电缆可以像网线般埋入地下;MRI设备摆脱笨重的液氦罐,变成便携式诊断仪;量子计算机摆脱极低温束缚,走进寻常实验室。这些科幻场景,正在曹原的“碳原子戏法”中显露出轮廓。
在能源领域,曹原团队最新研发的转角氮化硼异质结,在室温下实现了长达8小时的超导态维持。虽然距离实用化仍有距离,但已让可控核聚变装置的磁场约束效率提升20%。这些突破正在改写人类能源版图。
三、量子时代的“二维风暴”
未来十年,魔角技术或将引发材料学海啸:三层转角石墨烯展现出分数量子霍尔效应,为拓扑量子计算提供新载体;二硫化钼/石墨烯异质结实现光控超导切换,光子芯片迎来破局点;魔角超晶格材料突破摩尔定律限制,三维芯片堆叠技术或将提前十年到来。
但风暴眼始终是曹原开启的“转角范式”——这种通过二维材料旋转堆叠调控物性的方法论,正在催生出“转角电子学”新学科。从超导到拓扑绝缘体,从量子自旋到激子凝聚,二维材料宇宙的星辰大海正在被重新测绘。
在深圳鹏城实验室的洁净间里,曹原团队正在攻关转角石墨烯晶圆量产技术。当被问及何时能看到魔角超导手机时,这位95后科学家笑着指向窗外:“看见那些高压电线了吗?或许有一天,它们会变成转角石墨烯的暗流,无声无息地为城市注入能量。” 这或许就是科技革命的隐喻——最伟大的变革,往往始于最微小的转角。