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《自然》年度十大人物:天才少年曹原居首,贺建奎成反面

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澎湃新闻记者 虞涵棋

世界顶尖学术期刊、英国《自然》杂志(Nature)在北京时间12月19日零时发布了2018年度影响世界的十大科学人物,发现石墨烯超导角度的“神童”曹原,以及因世界首例基因编辑婴儿而饱受争议的贺建奎名列其中。

22岁的天才少年曹原出现在榜单的第一位。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。如今,正有无数学者试图重复、拓展他的研究。

曹原  本文图片均来自《自然》杂志

在相关的特写文章中,曹原称自己“并不特别”,大学还是读满了4年,只是跳过了中学阶段的一些“无聊东西”。他在麻省理工的导师评价道,曹原的实验技巧在研究中至关重要。曹原在内心深处是个“修补匠”,喜欢把东西拆开重装,办公室里堆满了计算机和自制望远镜的零件,乱糟糟的。

虽然每年《自然》十大人物的封面图片都是一个巨大的数字“10”,但具体样式和底纹都会融入当年的科技热点进行设计。比如,2016年的封面图片形如涟漪,暗示当年最大的科学成果引力波的发现。被外界评为“人工智能元年”的2017年的封面图片则融入了计算机代码的元素。

今年的封面图片明显指向曹原的成果。数字“10”中的“0”被处理成一个正六边形,宛如构成石墨烯的碳环结构。再仔细看,整个数字“10”由2层蜂窝状的小小正六边形填涂而成,分别为红色和蓝色,两层之间有微小的夹角,使得图像出现了重影。这点出了赋予石墨烯超导能力的“魔角”。

封面图片暗示曹原发现的石墨烯“魔角”

值得一提的是,《自然》年度十大人物只是选取当年对科学界产生最大影响力的人物,并不一定是正面形象。2017年的榜单中就出现了一名“反派”—— 美国总统特朗普任命的环保署署长斯科特·普鲁特(Scott Pruitt)。这名气候变化怀疑论者入职后瓦解了奥巴马政府的一系列环保遗产。今年榜单中的“反派”则由“基因编辑婴儿”事件的主角、南科大副教授贺建奎担任。

贺建奎在11月宣布两名经CRISPR编辑基因的双胞胎女婴降生,尽管现代辅助生育技术足以患有艾滋病的父亲生出健康的孩子,贺建奎依然决意用编辑胚胎基因的方法来试图达到免疫艾滋病的目的。外界普遍担忧,两个孩子的一生将被未知的健康风险笼罩。打开基因编辑伦理的“潘多拉魔盒”更令国际科学界物议沸腾。

贺建奎

不过,这名半路出家的基因编辑学者已不在媒体发声。“他在世界舞台上登场得匆匆,消失得也匆匆。”《自然》的特写文章写道。这篇文章的标题叫做《CRISPR流氓》。

除了两名华人以外,上榜的年度人物还有考古学家薇薇安·斯隆(Viviane Slon)。她发现了一具9万年前 “混血儿”的骸骨:这名史前女孩的母亲为尼安德特人,父亲为丹尼索瓦人。

薇薇安·斯隆(Viviane Slon)

物理学家杰西·韦德(Jess Wade)为科学领域里的平权而努力,创建了数百个女性科学家的维基百科词条。

杰西·韦德(Jess Wade)

罗伯特-杨·施密茨(Robert-Jan Smits)推出了“S计划”,这是一项推进科研论文开放获取的大胆倡议,掀起了科学出版业的巨浪。

罗伯特-杨·施密茨(Robert-Jan Smits)

芭芭拉·雷凡特(Barbara Rae-Venter)用开源的DNA数据找出了1970到80年代犯下数十宗性侵、杀人案的“金州杀手”。

芭芭拉·雷凡特(Barbara Rae-Venter)

天文学家安东尼·布朗(Anthony Brown)的团队公开了盖亚太空望远镜追踪到的十亿颗恒星的数据集,迅速改变了人类对银河系演化的认知。

安东尼·布朗(Anthony Brown)

日本宇宙航空研究开发机构科学家吉川真领导的 “隼鸟2”号探测器将前往饺子状的小行星“龙宫”采样并返回地球。

吉川真

气候专家梅森-德尔莫特(Valérie Masson-Delmotte)在政府间气候变化专门委员会领导发布了一份重要的调查报告,警告再过几十年,地球气温就会来到改变生态系统的转折点,珊瑚礁面临灭顶之灾。

梅森-德尔莫特(Valérie Masson-Delmotte)

马来西亚能源、科技、环境与气候变化部长杨美盈(Yeo Bee Yin) 带头提倡减少一次性塑料的使用。

杨美盈(Yeo Bee Yin)

“这份榜单包含了今年科学界大新闻里面的主角,从超导体的发现到饱受批评的基因编辑婴儿,”《自然》杂志特写主编Rich Monastersky说道。“这十个人的故事浓缩了2018年最难忘的科学事件。他们迫使我们直面一些难题:我们是谁?我们从哪来?我们往哪去?”

以下是《自然》关于曹原的特写。原文为英文,经澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者全文翻译。

“石墨烯牛仔”曹原:一个诱导碳原子薄膜产生超导性的博士生

曹原的青少年时期过得相当“非主流”。18岁时,他就在合肥读完了中国科学技术大学的本科,前往美国攻读博士学位。那之后他也没有放慢脚步:今年,21岁的曹原发表了两篇关于碳原子薄膜表现出的奇异行为的论文,在物理学开辟出一片全新的疆域。曹原承认自己的情况并不常见,但说自己并不特别。毕竟,他在大学里还是待满了四年:“我只是跳过了中学里面一些无聊的东西。”

2014年,当曹原加入实验室的时候,美国麻省理工学院的Pablo Jarillo-Herrero课题组就已经在用不同的角度堆叠、旋转碳原子层了。曹原的工作是研究垒在一起的两层石墨烯彼此间轻微偏转会发生什么,按照理论预测,轻微的偏转就会让材料行为产生剧变。许多物理学家对此心存怀疑。但曹原着手搭成微妙偏转的石墨烯层后,他发现了奇怪的东西。置于一个小型电场,温度降至绝对零度以上1.7度,通常会导电的石墨烯成为了绝缘体。这就够令人吃惊了。“我们知道它会在学界引起轰动。”曹原说道。不过,更好的还在后面:稍微调整一下电场,偏转的石墨烯层就变成了超导体,电流可无阻流动。在第二个样本中观察到同样的现象后,实验组相信这是真的。

简单的旋转就能让碳原子薄膜进入复杂的电子态,如今,物理学家们都争着要在其他扭转的二维材料上创造出激动人心的行为。一些人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。”哥伦比亚大学物理学家Cory Dean说道。“我眼下都要被机会淹没了。”

要使平行的两层石墨烯旋转成约1.1°的“魔角”,需要一些试误,但曹原很快就能可靠地完成。他的实验技巧至关重要,Jarillo-Herrero说道。曹原开创了一种撕出单层石墨烯的方法,以制出具有相同角度的双层堆叠,接着微调校准。他还调整了低温系统的温度,使超导性得以更清晰地显现。

曹原热爱把东西拆开重装。在内心深处,他是个“修补匠”,曹原的导师评价道。比如,他会用自制的照相机和望远镜拍摄夜空,享受自己的时光。相关的零件撒满了他的办公室。“每次我走进去,里面都乱糟糟的,计算机被拆开了,桌上满是望远镜零件。” Jarillo-Herrero说道。

尽管年轻又害羞,同事们都说曹原的成熟表现在坚持不懈上。比如,曹原与麻省理工学院的物理学研究生项目失之交臂,他还是通过电气工程系进入了Jarillo-Herrero的课题组,继续做物理。对于博士开局阶段的失望结果,曹原也满不在乎。他当时花了六个月时间研究一份看似令人激动的数据,最终却发现那不过是实验设置中的巧合。“他不开心,但他只是卷起袖子继续干了。” Jarillo-Herrero说道。

今年22岁的曹原,尚不知道自己的科研生涯会走向何方。“关于魔角石墨烯,我们还要做很多工作,”他说道。然而,据曹原在中科大的研究生导师、物理学家曾长淦所知,世界范围的大学已经对他青眼有加,不仅抛来博士后工作,还有教职。“在中国的凝聚态物理学界,人人都知道曹原的名字,”曾长淦说道。中科大乐于见到他回来,不过,曾长淦预期曹原目前还是会留在美国。“那里,更容易看到群星璀璨。”

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