曹原，又發Nature了！ 你沒聽錯，就是那個石墨烯大神曹原，剛剛發表了人生中第8篇Nature。 依舊是「一作+通訊作者」的強勢姿態：

豐色 夢晨 發自 凹非寺

量子位 報導 | 公眾號 QbitAI

這次距他上一篇Science只過了3個月。

這位論文大戶至今總共發了8篇Nature+1篇Science。

其中僅2021年上半年就密集發佈了4篇。

被稱為「石墨烯駕馭者」也不奇怪了。

那麼這一次，石墨烯研究為何又能中頂刊？

原來，曹原團隊發現按魔角（1.56度）扭曲的三層石墨烯，在超強磁場下仍能保持超導性。

Nature評論認為，這個發現的意義在於：

未來有助於設計更強大的核磁共振成像設備，以及為製造更魯棒的量子計算機開闢新方向。

他的導師Jarillo-Herrero認為：

即使這次的三層石墨烯不是穩定量子計算最終需要的，也能在此基礎上更容易設計出新的材料。

臨界磁場超出理論3倍

2018年，曹原等人經過實驗發現，當低溫下的兩片石墨烯以1.1°的魔角堆疊和扭曲時，電阻會突然消失，變成超導體。

這就是他發現的石墨烯材料的新特性。

理論認為，傳統的超導材料在磁場超過一定強度（到達臨界磁場）后便會失去超導性，而這篇論文發現：三層魔角石墨烯（magic-angle twisted trilayer graphene，MATTG）在超強的磁場下仍具有超導性。

它的臨界磁場高達10特斯拉，這個數值遠超目前超導理論模型（大約高出2-3倍）。

（目前一般醫院的MRI儀最多3特斯拉。 ）

這也證明魔角石墨烯可能是一種罕見的防磁超導材料。

曹原表示，三層魔角石墨烯中的超導電性可能是由一種可產生自旋三重態（spin-triplet state）庫珀對的機制驅動。

實驗中，他們將三層石墨烯堆疊在一起，並將中間的一層相對於外層旋轉1.56度來製造MATTG;然後通過一塊磁場方向與該石墨烯平行的大磁鐵不斷加強磁場來測試MATTG的超導性。

最後驚訝地發現，MATTG的超導性隨著周圍磁場的增加一直保持很強，隨後消失后卻又在更高的場強下捲土重來！

此時磁場強度高達10特斯拉。

这在传统的自旋单态(spin-singlet state)超导体中是不可能发生的。

具有自旋单态的绝大多数超导体，库珀对中的两个电子具有相反的自旋，而高磁场就可轻松破坏这种自旋单态超导体的超导性。

曹原等人认为，三层石墨烯可能是一种罕见的自旋三重态超导体。

因为在自旋三重态下，超导材料暴露在强磁场中时，库珀对中的两个电子的能量会往同一方向移动，也就是相同自旋。

这样一来无论磁场强度如何，它们都不会被拉开，也就可不受干扰地保持超导性。

曹原团队随后将深入研究该材料以确认其自旋状态。

上半年4篇，下半年刚刚开始

曹原，1996年生，今年25岁。

小学六年级、初高中课程，他只用了3年读完，高考理科总分669分，对此他表示：

我只是跳过了中学里一些无趣的部分。

2010年，14岁的曹原从深圳耀华实验学校考入中科大少年班，并以第一届学生的身份入选“严济慈物理英才班”，每年仅招收约30名学生。

本科期间，曹原就已经在丁泽军与曾长淦教授的实验室中进行过研究、并发表相应论文。

2014年，曹原荣获中科大本科生最高荣誉奖“郭沫若奖学金”，也是国家批准设立的新中国第一奖学金。

同年，曹原前往MIT读博，并加入了Pablo Jarillo-Herrero的团队，后者是西班牙物理学家，一名研究石墨烯的超级大牛。

他于2008年1月加入麻省理工学院，担任物理学助理教授，并获得终身职位。在2018年，他被提升为物理学全职教授。

他曾獲IUPAP半導體物理學青年科學家獎、摩爾量子材料研究獎（兩次）、”諾獎風向標”之稱的沃爾夫物理學獎等。 前不久，他獲得了NAS（美國科學院）科學發現獎。

2018年發現魔角石墨烯，開始了曹原論文狂魔之路。

僅今年上半年，曹原就密集發了3篇Nature+1篇Science。 今天這一篇，算是為他的下半年發文之旅拉開序幕。

曹原究竟還能帶來多少驚喜，讓我們拭目以待吧。

論文位址：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03685-y

參考連結：

[1]

https://www.nature.com/articles/d41586-021-01890-3

[2]https://news.mit.edu/2021/magic-trilayer-graphene-superconductor-magnet-0721