中国天才科学家曹原婉拒美国高薪邀请,选择毅然回国为祖国科技事业贡献力量
2018年3月的一天深夜,麻省理工学院的低温实验室里温度已降到一度多一点,探针轻轻触碰那片肉眼难以分辨的双层石墨烯。“再细调零点一度,”导师Pablo·Jarillo-Herrero悄声说。“不能再抖了,”曹原低头盯着示波器,“这一次,也许就能看到完全不同的曲线。”话音刚落,屏幕上电阻骤降为零,实验台旁的同学激动地拍了一下桌子:“成了!”
那根本不是好运,而是长达七个多月的反复试错后,终于锁定的1.1°“魔角”。在此角度下,碳原子的蜂窝晶格像两幅错位的棋盘,电子运动被迫踩着全新的节拍,先是绝缘,继而忽然滑入零阻超导。这个场景后来一次次被科研圈提起,成为“扭转电子学”爆发的分水岭。曹原当时22岁。
外界很快注意到这个年轻人。英国《自然》杂志把他的名字写进当年“年度十大科学人物”,并罕见地用“打开新大陆”来形容那篇论文的意义。可要理解这一步之所以能够迈出,还得把时间拨回二十年前的深圳。
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那时的深圳还在快速扩张,街头巷尾是电子元件的海洋。1999年,三岁的曹原跟随父母从成都搬来,就被这些闪闪发亮的小部件迷住。家里收音机经常“自燃”,因为小家伙拧开外壳后忘了装回去。母亲无奈,却还是给他准备了螺丝刀和废旧电路板,“拆吧,别把新电视再动坏。”这种半纵容半引导的做法,为他的手上功夫打下底子。
11岁那年,他走进耀华实验学校。那是一所敢于尝新的小学校,最多时一个班只有十来个人,课程也按兴趣自由组合。老师们发现,只要给曹原一张晶体管线路图和一间实验室,他能连续泡上十几个小时。这样的沉浸式训练,让他在14岁就以669分叩开中国科大少年班的大门。少年班制度自1978年设立以来,推了不少“早慧者”走上科研快车道,曹原不过是最新的样本。
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进入中国科大,他遇见丁泽军、曾长淦等严厉却开放的导师。大二暑假,人手紧张的石墨烯课题组接纳了这个高中生模样的学生。大家担心他应付不来那些昂贵的干法转移台和超低温稀释冰箱,他却用一周时间熟练掌握了全部操作。一次次失手、重来、再失败、再打磨,薄如蝉翼的石墨烯在他指尖翻飞,终被“旋紧”到理想角度。
赴美深造后,他继续在实验桌前长驻。凌晨两点的剑桥校园,人少灯稀,只有液氦泵的嗡鸣陪伴实验者。数据终于让他看到从绝缘体到超导体那道平直的零电阻曲线时,兴奋压过了疲惫。论文投向《自然》,返修两轮后刊发,随之而来了世界各顶尖大学的邀请函——终身教职、丰厚经费,都开出了条件。
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“有没有兴趣留下?”实验室同伴问。曹原却摇头:“我想先回一趟家。”2020年底,他把重返国内的计划抛给了昔日的中学同学。此后,他在国内多所高校量子材料联合中心担任兼职PI,每年拿出大量时间带学生做实验。美国的职位依旧保留着,他却把最关键的数据采集工作留给了家乡团队。对外界的疑问,他只是简短回答:“我的根在那儿。”
有意思的是,魔角石墨烯掀起的研究热潮,几乎让全球凝聚态实验室同时开机。不到三年,相关论文过千篇。日本人用三层堆叠测到强关联系统,新加坡团队干脆把扭角推广到二硒化钨。越多人“抢单”,越凸显首发者当年的精确与耐心。同行感慨:在纳米尺度上想要“旋”出一幅稳定的摩尔超晶格,比在微米纸上画国画还难。
少年班教育、深圳硬件环境、MIT平台、国际同行的良性竞争,这些元素像不同层的石墨烯,被那1.1°的小角度串联成一体。曹原的选择亦同样“扭转”了惯常路径:并非简单地留或回,而是把研究链条切成几段,技术在麻省或加州磨合,样品和学生却留给国内共生。这样一来,最新方法流回本土,设备条件又能因为人才回流而升级,两边得以双赢。
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遗憾的是,魔角超导距离真正的室温应用仍有很长路。可从科研的角度看,这条路已经不再孤单。中国大量90后、00后的研究生跟随曹原和其他领军人,开始学习用“旋转”这一近乎艺术的手法去裁剪量子态。换言之,故事的高光并未结束,而是在更多实验台上悄悄续写。
当年那片只能在显微镜下看见的薄膜,如今撑起了一个全新的学科分支。谁也说不准它将来会不会催生下一代低能耗芯片,或者帮助人类在航空航天里省下宝贵的每一克重量。但有一点已被印证:当兴趣、教育、平台和坚持在正确的角度相遇,再小的转折,都可能诞生撬动世界的扭矩。
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