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中国学生在麻省理工研究石墨烯超导获重大发现 登上《自然》

来源:互联网添加时间:2020/07/24 点击:

12月18日,世界顶尖学术期刊英国《自然》杂志发布2018年度科学人物,位居榜首的是1996年出生、在美国麻省理工学院攻读博士的中国学生曹原。

早在2018年3月5日,国际顶尖期刊《自然》以背靠背的长文形式,在网站刊登了麻省理工学院Jarillo-Herrero教授课题组石墨烯超导的重大发现。此外,网站还专门配上了宾夕法尼亚大学教授EugeneJ.Mele对这一重大突破的评述。

据悉,此次研究创造性在于,用简单的结构实现了超导现象,而且机制与高温超导非常相似,虽然目前无法确定该系统与高温超导机制一样,但结果表明,此次发现对于理解高温超导电性至关重要。

曹原,本科毕业于著名的中科大少年班,后赴美在麻省理工学院读博士生,现在,他又多了一重身份,那就是——在《自然》上以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。

中科大物理学院教授曾长淦曾是曹原的指导老师,他说,石墨烯是一种非常简单的结构,对于传统的超导而言,它很轻,软而坚固,是由碳元素组成的单质,在这种情形里面对于研究它的超导机制是非常有帮助的,方便做一些研究,“基于石墨烯的研究我们可以揭开超导的真相”。

罗会仟表示,一般来说,为了探索超导电性的机制,物理学家通常需要将材料暴露在极强的磁场中,难度非常大。而对于石墨烯而言,物理学家只需要简单地调整电场就能达到同样的效果,基于石墨烯系统较为简单,比铜氧化物更容易研究,因此它们将更有益于超导电性的探索。

曾长淦说,目前这一研究仍停留在实验阶段,“它的主要价值还是物理上的价值,它有助于我们去寻找真正的高温超导体”。有业内人士表示,如果一旦确认石墨烯与高温超导的机制相同,或许可为了解高温超导的机制打开一扇大门。

在曹原看来,此次MIT石墨烯超导的重大研究发现,并非偶然成果。因为旋转双层石墨烯,MIT实验室研究了好几年,之前也发表过多篇相关方面的文章。

曹原说,“超导现象于去年8月左右首次确认的。此前,石墨烯中的超导电性,在国际上还没有先例。实验中最困难的地方,主要在于如何将两层石墨烯之间的转角精确控制在1.1°附近,这个角度一般叫做魔角,会对石墨烯中电子的运动方式造成极大的影响。”曹原告诉记者,“这项研究主要的意义是提供了一个全新的思路,帮助物理学家理解一些至今尚未完全解释的物理现象,比如30年仍悬而未解的高温超导体的产生原因。我们在旋转双层石墨烯中发现的超导,和其他几乎所有已观测到的二维超导都不同,反而和1986年发现的高温超导有诸多相似性。如果未来能够通过研究石墨烯中的超导来证实关于高温超导的诸多理论和猜测的话,那么科学家就可以更有方向性地设计新的材料,从而有可能实现室温超导。”