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中国科大校友曹原再发《自然》杂志:三层扭转石墨烯诞生 具备更稳定超导性

新安晚报 安徽网 大皖客户端讯 记者从中国科学技术大学校友会获悉,日前该校曹原校友与美国麻省理工学院 Jeong Min Park等人在《自然》发文,报告三层扭转石墨烯能够表现出超导性。这个“三明治”比双层的“魔角”石墨烯更加稳定,并且能够通过两种相互独立的方式进行调节。这样的结构或有助于理解实现高温超导需要的条件。

当两片石墨烯以 1.1° 的扭转角度交错排列,这个双层结构就会转变为非常规的超导体,从而使电流无阻通过,而不会浪费能量。这种“魔角”石墨烯结构及其超导效应由美国麻省理工学院(MIT)物理学教授 Pablo Jarillo-Herrero 团队在 2018 年首次发现。这项研究也让中国科大少年班毕业生、当时年仅 21 岁的曹原“一战成名”:他以共同第一作者/共同通讯作者的身份首次在同一天发表了两篇《自然》论文,随后他成为了《自然》 2018 年十大科学人物中最年轻的学者。

扭转电子学领域从此兴起。此后,科学家一直在寻找其他可以经过扭转而表现出超导性质的材料。但是到目前为止,除了最初的双层“魔角”石墨烯以外,没有发现其他材料具备相似的特性。

近日,已经成为博士后的曹原再次以共同第一作者身份在《自然》发文报告,在三层石墨烯组成的“三明治”中观察到超导性。在新的三层结构中,中间一层石墨烯相对于外层以新的角度扭转,其超导性比双层结构更稳定。

该论文 2 月 1 日在《自然》发表, Jeong Min Park 和曹原为共同一作,此外曹原还与他的导师、Pablo Jarillo-Herrero 共同担任论文通讯作者。日本国立材料科学研究所(National Institute of Materials Science)的渡边贤司和谷口尚也参与了这项研究。研究人员还可以通过施加和改变外部电场的强度来调节结构的超导性。而通过调节三层结构,研究人员能够产生超强耦合超导性,这是一种奇特的电学行为,在其他所有材料中很少见。

中国科大校友曹原再发《自然》杂志:三层扭转石墨烯诞生 具备更稳定超导性

记者了解到,曹原2010年考入中国科学技术大学少年班,并入选“严济慈物理英才班”。在校期间曾获得郭沫若奖学金。2018年3月5日,《自然》背靠背发表了两篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文。这名中国科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度,就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界,直接开辟了凝聚态物理的一块新领域。并于当年荣登《自然》杂志影响世界的十大科学人物榜首。2018年,曹原以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。

新安晚报 安徽网 大皖客户端记者 陈牧

编辑:陶娜

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