曾在气院呆过
曹原的研究之所以会引发关注,是因为只需简单操作,无需引入其他物质,就能使石墨烯出现超导现象。对于这种双层石墨烯超导体的深入研究,将能为高温超导体甚至室温超导体的研究指明方向。如果能够成功制造出室温超导体,这必将对现代文明产生深远的影响。因此,曹原的研究具有十分重要的意义。
曹原年仅22岁就已第一作者的身份在《自然》(Nature)杂志发表了两篇重磅文章,由此引发了世界的关注。要知道,以前评中科院院士,只要一篇一作Nature或者Science即可。
虽然现在没有这样的现象了,但Nature或者Science在科学领域中属于顶级杂志的地位无法动摇,很少有人能在上面发论文。由于曹原的突破性工作,他登上了《自然》杂志评选的2018年年度十大科学人物,他的研究成果也被做成封面。
石墨烯源自于石墨。石墨是由多层碳原子层组成,每层中的碳原子以蜂窝状的多个六边形排列在一起,每层之间的距离大约0.335纳米。如果把石墨的多层结构剥离成一层一层的结构,得到的材料就是石墨烯。由于石墨烯的特殊结构,它具有优异的力学、电学、磁学和热学性能,所以石墨烯改性一直都是研究热点。
实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是一层甚至几层石墨烯。
2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。
这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷。2009年,安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。
在发现石墨烯以前,大多数物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯能够在实验中被制备出来。
HELLO小不不
明确地说,曹原所制备出来的特殊石墨烯并非常温超导体(一般称室温超导体)。
曹原年仅22岁就已第一作者的身份在《自然》(Nature)杂志发表了两篇重磅文章[1][2],由此引发了世界的关注。要知道,以前评中科院院士,只要一篇一作Nature或者Science即可。
虽然现在没有这样的现象了,但Nature或者Science在科学领域中属于顶级杂志的地位无法动摇,很少有人能在上面发论文。由于曹原的突破性工作,他登上了《自然》杂志评选的2018年年度十大科学人物,他的研究成果也被做成封面。
曹原的主要工作是石墨烯超导的研究,但这种石墨烯的超导温度并非是常温,而是很低的温度,只比绝对零度了高了一点,有关曹原制备出室温超导体的报道是不实的。
曹原的研究是把两层石墨烯堆叠在一起,然后通过旋转两层产生不同的角度来研究其导电能力。当他把角度旋转到1.1度,并且把温度降低至1.7开尔文(即比绝对零度高了1.7度,-271.45摄氏度),这种双层石墨烯材料表现出了超导现象,成为零电阻、完全抗磁性的超导体。曹原制备出的石墨烯超导体属于低温超导体,其超导临界温度远低于冰点0 ℃,所以这种材料并非室温超导体。
火野丽Q
感谢朋友邀请。常温(室温)超导是人类梦寐以求的,但是目前人类只能实现绝对零度附近材料的超导性能,曹元发现的石墨烯两层之间旋转特定角度之后实现的超导现象同样是在绝对零度附近1.7开尔文,大约是零下271摄氏度。网上确实有大量的文章去夸张报道了,如果真的发现或者实现了常温超导,那么诺贝尔奖都会收入囊中的。曹元这两篇文章都是在2018年3月5日以第一作者身份发表在《nature》上,好多人对这件事关注度可能并没有那么高。上图中显示的是在两个角度下逐渐降低温度大约在1.7开尔文的时候石墨烯的电阻急剧下降实现超导。主要就是因为石墨烯旋转特定角度实现超导,这是一种非常规超导体,现有的主流理论无法解释。这跟之前发现的铜氧化物超导体是比较类似的,也是一种非常规超导体。大家对于常规超导体的研究已经做了很大的努力,但是如果想要实现常规超导体的常温超导难度很大,很难实现。这样非常规超导体的出现就像是给我们另辟蹊径一样。铜氧化物超导体被认为是最有可能实现室温超导体的,目前已经实现了零下140摄氏度温度下的超导现象。但是继续往下研究就比较困难,石墨烯旋转角度低温实现超导的方式,内在机理很可能是和铜氧化物超导体相似的。这给人类实现常温超导提供了新的路径,增加了一份可能性。曹元发现的石墨烯超导虽然不是常温超导,但是意义依然重大,这很可能会成为人类实现常温超导路上的关键性一环。
蒲寫未來”
以往的超导研究,多数集中在寻找更高温度的材料以及制备方法,都是复合成分,超导温度提高了很多,但离常温还差得很远。超导的机理一直不清楚,这方面没有进展。曹原的工作是,用单一元素(碳),和清晰的结构(石墨烯结构),实现了超导,虽然只比绝对零度提高了1.7度,但意义在于找到了一个最简单的模型,以后只需研究这个模型,就可以揭示超导的原理。可以说为超导理论的研究找到了最佳的研究对象。以前科学家都在盲目地摸索,现在目光一致了!——我学得是计算机通信,以上是我个人的理解,不一定完全正确,非喜勿喷。
尛嘴亂吃
常温超导对人类的意义非凡,但是曹原发现的并不是常温超导,某些媒体的宣传存在偏差。曹原发现的石墨烯超导现象,是当双层石墨烯夹角为魔角1.1°(1.05°~1.16°)时,双层石墨烯就拥有了超导性能,超导转变温度最高为1.7K。
实现材料的超导这对于人类的发展至关重要,通俗一点去讲当导线没有电阻的时候,电量传输几乎就没有额外消耗。但是目前发现的一些金属或者合金只有在低温的时候才能实现超导现象。这种类型的超导现象被称为常规超导现象,用现有理论可以解释说明的,并且也知道要想通过这种办法实现超导也是前路漫漫。
但曹元发现的通过把石墨烯两层之间旋转特定角度之后实现的超导现象属于非常规超导,这跟之前发现的铜氧化物超导体是比较类似的,都是不走寻常路的。目前来看要想实现常温超导只能不走寻常路了。
只是可惜了曹原的研究成果并非是做到了常温下形成零电阻的超导体石墨烯,而是特定条件才能形成的,所以虽然令人失望,但是也预示着这个研究成果代表着进步,也说明了我们黄种人在许多方面的确也非常厉害,而曹原的研究成果预示了未来的科学界必定有我们的一席之地,至少不会像一两百年前那样只有西方独亮,曹原就是这一类的代表是国家的骄傲。
WZYHJM1021
首先声明一点,曹原发现的并不是常温超导现象,另外说明一下,如果现在有谁发现了常温超导现象的话,那么他一定可以得到诺贝尔物理学奖。
这本来是去年的事,不知从何时起又被炒起来了,曹原是中国人,1996年出生的他现在正在麻省理工攻读博士学位,前一段时间他发现了石墨烯特殊超导现象,并且以第一作者的身份在世界顶级科学期刊Nature上发表了两篇论文,可以说是名声大振。
超导现象一直以来是科学家乐于研究的,如果一个导体实现了超导,那么就意味着用这个导体传输电流的时候不会发热,也就是不会导致能量损失,这对于科学界来说意义重大,如果常温超导可以实现,那么就意味着世界每年就会节省大量的电能,如果传输电量的材料可以使用超导体的话,那么就会将能源消耗减少到最低。
但是超导体有一个很特殊的地方,那就是它对温度有严格的要求,一些材料只能够在零下269摄氏度的时候才能变成超导体,但是使用这些材料是很昂贵的,完全不合实际。在曹原的研究中,他发现石墨烯也有可能成为超导体,但是他的发现伟大之处不在于石墨烯超导的温度,而是他使用的方法给了其它科学家一个全新的思路。
科学界研究超导现象已经有100于年的时间了,1911年,荷兰一个科学家发现,用液氮冷却汞,当汞的温度下降到4.2k的时候,汞的电阻完全消失,这算是拉开了超导材料研究的序幕。科学家后来还发现,如果将汞置于高压条件下,其临界温度将达到令人难以置信的164k,然而这些距离常温超导来说还是太远了,常温一般来说是20-30摄氏度,也就是300k左右,可见超导现象的研究还有很长的路要走。
曹原发现的石墨烯超导时的临界温度为1.7k,接近绝对零度,怎会是常温超导,只不过他采用的方法很特殊,他发现了当两层石墨烯的夹角为魔角(1.05°到1.16°)的时候,双层石墨烯就具有了超导性能,以往科学家都是采用施压的方法升高材料的临界超导温度,但是曹原仅仅是旋转了石墨烯的角度就实现了这一点,可谓是一种全新的思维方式。
nanaxuanku
曹原发现的石墨烯超导对超导体的物理基础理论研究有十分重要的价值意义。
石墨烯超导对物理学基础研究有着特殊意义,它使得一些此前只能在理论上进行论证的量子效应可以通过实验经行验证。
在二维的石墨烯中,电子的质量仿佛是不存在的,这种性质使石墨烯超导成为了一种罕见的可用于研究相对论量子力学的凝聚态物质——因为无质量的粒子必须以光速运动,从而必须用相对论量子力学来描述,这为理论物理学家们提供了一个崭新的研究方向:一些原来需要在巨型粒子加速器中进行的试验,如今可以在小型实验室内用石墨烯进行。
石墨烯超导还具有所谓的量子霍尔效应,这种诺贝尔奖量级的重要效应以往是要在极低温下才能显现的,石墨烯却能将它带到室温下。
随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐正在加快,基于已有的研究成果,最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。
因为是Nature这个杂志是世界上历史最悠久的自然文化杂志之一,在这个领域有着非常高的声望,可以说是自然领域的权威杂志。杂志的声望高,门槛高,对于文章的要求也随
这是因为他是一个非常有才华的人,而且他在写作这方面也非常的优秀,而且他也是一个非常低调的人,看待很多事物都非常的透彻。
曹原是美国麻省理工学院博士生,获得许多成就:1. 曹原发现让石墨烯实现零电阻导电的方法,能源利用率与能源运输效率大幅提高。2.2020年5月6日,分别以第一作者
曹原的研究之所以会引发关注,是因为只需简单操作,无需引入其他物质,就能使石墨烯出现超导现象。对于这种双层石墨烯超导体的深入研究,将能为高温超导体甚至室温超导体的
如今这个天才已经成为了我国中国科学院的院士,为我国的科技发展默默地贡献出自己的一份力量。