中国22岁学霸成世界科学年度人物，一招解决物理界百年难题

1911年，荷兰物理学家海克卡末林昂内斯发现，当汞被冷却至接近0K（-273℃）时，电子可以通行无“阻”，从而将能源损耗降到最低。这个“零电阻状态”被称为“超导电性”，这是人类第一次发现超导体的存在，而昂内斯因此获得了诺贝尔奖。

可是超导体要在接近绝对零度（即-273℃）的环境下，才能显示出近乎0损耗输电的能力而这种冷却材料成本高企、无法投入大规模应用。

此后，全世界的科学家都尝试各种试验，想要找到一种“低成本超导材料”。直到1980年时，有人发现了铜氧化物，这种材料达到超导状态的最高温度为133K（即-140C），但是铜氧化物结构难以调整，依然无法实现超导机制。

1998年诺贝尔奖物理学奖获得者罗伯特劳夫林说，物理学家们已经在黑暗（即超导研究）中徘徊了30年，想要解开铜氧化物超导的秘密。

十多年前，科学界首次发现石墨烯及其特殊的电子性质。这种由六角键合的碳原子组成的二维材料是目前存在的最强、最薄的材料，并且是极优秀的电导体。石墨烯的独特之处在于，其结构中碳原子以六元环方式排列，使电子能以极高的速度传播，并且不发生散射，相较于其他导体大大节省了导电过程中被损耗的能量。

石墨烯，图片／视觉中国

曹原及其团队的科研成果，用简单的方式实现石墨烯从绝缘体到超导体的转变，打开了一扇非常规超导体研究的大门。他们的这一发现，被科学界视为破解了困扰全世界物理学界107年的世界难题。

如今，全球物理学家都迫不及待地试图在其他扭转的二维材料上创造出像曹原团队那样激动人心的实验。一些研究者甚至希望石墨烯可以揭开复杂材料高温超导的奥秘。

“我们能做的事情太多了。”哥伦比亚大学物理系助理教授科里迪安说道，“我眼下都要被机会淹没了。”

过去几年，这位助理教授一直致力研究，如何在保存石墨烯所有优点的同时产生带隙-电子开关。这是因为，石墨烯的无带隙结构既使其具备超常导电性，又带来棘手的应用问题——因为无带隙，电子一旦开动就像泄洪一般无法控制“开与闭”。

眼下，石墨烯的商业化应用已经落地。像智能手机制造商纷纷为新产品加持石墨烯。

国内已有手机，首次应用石墨烯散热，等效导热能力是纯铜膜的2.8倍；发布不久的一款国产手机内置石墨烯电池，16分钟即可充满；而三星手机预计在明年发布的Note 10中使用石墨烯电池。

曹原的研究成果，能进一步提速石墨烯在消费电子领域的应用。而在一个月前，德国最大科学研究机构亥姆霍兹联合会下属材料与能源研究部门宣布，称已经发现一种适用于大规模生产双层石墨烯的工艺方法。

（编辑：网站开发网_盐城站长网 ）

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