曹原

曹原

曹原（1996-），生于四川省成都市，为青年物理学家。本科毕业于中国科技大学，随后进入麻省理工学院电气工程系学习，2016年获得硕士学位，2020年获得博士学位。[2]2021年加入哈佛大学，在Yacoby研究室做初级研究员。[1]2023年11月，加州大学伯克利分校（UCB）公告称，曹原将于2024年7月起正式担任该校电子工程与计算机科学系助理教授（ Assistant Professor）。[3]曹原主要研究领域为二维材料中的凝聚态物理与莫尔超导体和对扭曲材料的微观状态。[4]曹原以约 1.1°的角度把两层只有原子厚的石墨烯堆叠在一起，结果表明石墨烯可能会像已知的高温超导体一样导电，对理解高温超导电性具有推动作用。之后，曹原又进行魔角扭曲三层石墨烯（MATTG）的研究，依然发现超导电性，并且电子结构和超导性能具有更好的可调性，表明了莫尔元胞的两个载流子产生的对称性破缺相密切相关。[5][6]

曹原（1996-），生于四川省成都市，为青年物理学家。本科毕业于中国科技大学，随后进入麻省理工学院电气工程系学习，2016年获得硕士学位，2020年获得博士学位。[3]2021年加入哈佛大学，在Yacoby研究室做初级研究员。[2]2023年11月，加州大学伯克利分校（UCB）公告称，曹原将于2024年7月起正式担任该校电子工程与计算机科学系助理教授（ Assistant Professor）。[4]

曹原主要研究领域为二维材料中的凝聚态物理与莫尔超导体和对扭曲材料的微观状态。[5]曹原以约 1.1°的角度把两层只有原子厚的石墨烯堆叠在一起，结果表明石墨烯可能会像已知的高温超导体一样导电，对理解高温超导电性具有推动作用。之后，曹原又进行魔角扭曲三层石墨烯（MATTG）的研究，依然发现超导电性，并且电子结构和超导性能具有更好的可调性，表明了莫尔元胞的两个载流子产生的对称性破缺相密切相关。[6][7]

2013年，获得顶尖海外交流奖学金。2014年，获得郭沫若奖学金。2018年度，曹原入选为Nature科学人物，2021年，凝聚态物理领域青年物理学家最高奖。[8]

人物经历

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曹原介绍

1996年，曹原于四川省成都市出生。[9]曹原的父母都是知识分子，比较重视教育，受家庭氛围影响，曹原从小就对科学感兴趣。1999年，曹原随父母到深圳定居，[10]并且在家中为他搭建了一个“小型实验室”，目的就是为了充分发挥他的好奇心，激发他的创造思维，和锻炼动手能力，无形中为他的科学研究奠定了基础。[11]

曹原学生时期
曹原学生时期
曹原专注于石墨烯领域
曹原专注于石墨烯领域
曹原获郭沫若奖学金图片（左一）
曹原获郭沫若奖学金图片（左一）

2002年，曹原进入景秀小学。2007年，曹原通过选拔进入深圳耀华实验小学超常班，并用了三年不到的时间学完了小学六年级，初中，高中的所有课程内容。[12]2010年，曹原以高考理科669的的分数考入中国科学技术大学少年班学院，并入选“严济慈物理英才班”。[13]本科期间，曹原发现了扭曲双层石墨烯和超导电性之间的联系，并且获得中科大本科生最高荣誉郭沫若奖学金。[2]并以第一作者身份在Journal of Magnetism and Magnetic Materials和Physical Review B发表两篇文章。[14]2013年6月，曹原被牛津大学选中，受邀做两个月的科研实践。[15]

2014年，曹原前往麻省理工学院攻读博士学位，[16]并加入了帕布罗·埃雷罗的团队。[17]曹原有着很好的人际交往的能力，这种能力也为他出国留学并创造成绩打下了基础。[14]在麻省理工学院攻读博士期间，曹原发现，当叠在一起的两层石墨烯彼此之间发生轻微偏移的时候，按照他的理论推测，材料会发生剧变，有可能实现超导体性能。[11]2017年，曹原在石墨烯的导电性这方面已有所突破，《华盛顿邮报》称赞曹原为黑暗之灯。[18]2018年，曹原发现了石墨烯的超导电性，在nature杂志上发表了有关石墨烯超导方面的论文。同年12月，曹原回到中科大和学弟学妹们分享了自己成功的心得。[19]2018年年底，曹原登上了《Nature》年度科学人物榜单首位。2020年，曹原再次以第一作者的身份在《Nature》杂志上发表两篇文章，介绍他在石墨烯超导领域的新进展。[14]2021年，曹原再次在《Nature》上发表文章，展示在扭曲双层石墨烯中发现和探索超导电性和相关量子现象中的突破，获得获凝聚态青年物理学家全球最高奖。[20]2023年11月，加州大学伯克利分校（UCB）官网显示，曹原将于2024年7月起正式担任该校电子工程与计算机科学系助理教授（ Assistant Professor）。[4]2024年8月21日，曹原及合作者在《Nature》又一次发表文章。截至该日，曹原已经发表9篇Nature和1篇Science。[21]

曹原入选《Nature》2018年度科学人物榜单首位
曹原入选《Nature》2018年度科学人物榜单首位

科研成就

曹原在美国读博士期间研究出石墨烯超导角度，开辟了凝聚态物理研究的新领域。曹原等人通过对扭转角的控制，将魔角特性推广到其他二维研究体系，用来调谐和控制电子相互作用的强度，为研究多平带双扭超晶格中扭角和电场控制的相关物质相提供重要理论依据。[14]曹原发现发现当双层石墨烯以 1.1  度的“魔法角度”旋转叠加时，可以转变为“非常规”超导体，从此便掀起了旋转电子学的研究热潮。[22]

石墨烯
石墨烯

曹原他们发现“魔角扭曲三层石墨烯”能在高达10特斯拉的高磁场下表现出超导性，比传统超导体所能承受的磁场高出3倍。该材料可能是“自旋三重态”（spin-triplet）超导体。[3]当 θ 等于大约 1.6° 的“魔幻”角时，MATTG在低温（低至1开尔文）下电阻为零，变为超导体。[23]

2021年，曹原在《自然》发表论文，曹原及其合作者进行热力学和输运测量，研究了魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）的对称性破缺多体基态和非平凡拓扑现象。MATBG的出现，为量子性能的研究，提供了一个独特、绝佳的平台，可在高度可调的平带系统中研究相互作用驱动的各种新奇现象。曹原团队的这项研究是魔角石墨烯研究领域的一个新突破，使魔角石墨烯的理论和实验都更趋近于一个统一的框架。[24][3]

曹原
曹原

主要论著

据不完全统计，下表仅收录部分

发表时间作者篇名刊名
2018年Yuan Cao、Valla Fatemi、Ahmet Demir、Shiang Fang、
Spencer L. Tomarken、Jason Y. Luo、Javier D. Sanchez-Yamagishi、Kenji Watanabe、Takashi Taniguchi、Efthimios Kaxiras、Ray C. Ashoori &Pablo Jarillo-Herrero		Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices[25]Nature
2018年Yuan Cao、Valla Fatemi、Shiang Fang、Kenji Watanabe、Takashi Taniguchi、Efthimios Kaxiras &Pablo Jarillo-HerreroUnconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices[26]Nature
2020年Yuan Cao、Daniel Rodan-Legrain、Oriol Rubies-Bigorda、
Jeong Min Park、KenjiWatanabe、
Takashi Taniguchi &
Pablo Jarillo-Herrero		Tunable correlated states and spin-polarized phases in twisted bilayer–bilayer graphene[27]Nature
2020年A. Uri、S. Grover、Y. Cao、J. A. Crosse、K. Bagani、D. Rodan-Legrain、Y. Myasoedov、
K. Watanabe、T. Taniguchi、P. Moon、M. Koshino、P. Jarillo-Herrero &E. Zeldov		Mapping the twist-angle disorder and Landau levels in magic-angle graphene[28]Nature
2021年Jeong Min Park、Yuan Cao、Kenji Watanabe、Takashi Taniguchi &Pablo Jarillo-Herrero Tunable strongly coupled superconductivity in magic-angle twisted trilayer graphene[29]Nature
2021年Jeong Min Park、Yuan Cao,
Kenji Watanabe、Takashi Taniguchi &Pablo Jarillo-Herrero		Flavour Hund’s coupling, Chern gaps and charge diffusivity in moiré graphene[30]Nature
2021年Asaf Rozen、Jeong Min Park、Uri Zondiner、Yuan Cao、Daniel Rodan-Legrain、Takashi Taniguchi、Kenji Watanabe、
Yuval Oreg、Ady Stern、Erez Berg、Pablo Jarillo-Herrero &
Shahal Ilani 		Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic-angle graphene[31]Nature
2021年Yuan Cao、Jeong Min Park、Kenji Watanabe、Takashi Taniguchi &Pablo Jarillo-HerreroPauli-limit violation and re-entrant superconductivity in moiré graphene[32]Nature
2024年Haoning Tang、Yiting Wang、Xueqi Ni、Kenji Watanabe、Takashi Taniguchi、Pablo Jarillo-Herrero、Shanhui Fan、Eric Mazur、Amir Yacoby、Yuan CaoOn-chip multi-degree-of-freedom control of two-dimensional materials[33]Nature

人物评价

“在内心深处，他是个‘修补匠’，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。”（曹原导师Jarillo-Herrero评）[39]

“能与他合作我觉得是一种幸运。我想，我从他身上学到的东西和他从我身上学到的东西一样多。我相信他将成为他那一代科学家中的领军人才”（曹原导师Jarillo-Herrero评）[39]

“开创了一个全新研究领域的杰出科学家”（《自然》杂志评）[14]

“大学本科在我们实验室还发了一篇PRB理论文章呢，当时就觉得他太厉害了。他是如此的令人放心，只要把题目交给他，他一定能做出来”（曾长淦教授评）”[40][41]

“进入21世纪的第二个十年，一位来自中国的天才少年，成为了照亮黑暗的一盏明灯。”(《华盛顿邮报》评）[41]

“曹原为我们打开了新世界的大门，我们能做的太多了”（哥伦比亚教授评）[42]

“曹原还是很清醒的，很低调，基本上没有接受过媒体的采访，屏蔽掉外界的声音，专心在自己的工作上面。”（曹原导师曾长淦教授评）[1]

荣誉奖项

honorRichard L. Greene论文奖[34]
time2022年
type
honor2021年凝聚态物理领域青年物理学家最高奖麦克米兰奖[5]
名称伊利诺伊大学物理系
time2021年
type
honor萨克勒物理学奖[35]
名称伊利诺伊大学物理系
time2020年
type
honor中国“30位30岁以下精英”科技领域榜单[36]
名称福布斯
time2018年
honor2018年度科学人物第一位[37]
名称Nuture
time2018年
honor郭沫若奖学金[38]
名称中国科技大学
time2013年
honor顶尖海外交流奖学金[3]
名称中国科技大学
time2013年
曹原
曹原

参考资料 42

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  22. “石墨烯驾驭者”MIT曹原获2021凝聚态青年物理学家全球最高奖 — 石墨烯网
  23. 超燃!95后天才少年曹原再发Nature，第八篇! — 石墨烯网
  24. 95后天才少年曹原发表第8篇Nature，是今年第4篇 — 澎湃新闻
  25. Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices — nature
  26. Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices — nature
  27. Tunable correlated states and spin-polarized phases in twisted bilayer–bilayer graphene — nature
  28. Mapping the twist-angle disorder and Landau levels in magic-angle graphene — nature
  29. Tunable strongly coupled superconductivity in magic-angle twisted trilayer graphene — nature
  30. Flavour Hund’s coupling, Chern gaps and charge diffusivity in moiré graphene — nature
  31. Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic-angle graphene — nature
  32. Pauli-limit violation and re-entrant superconductivity in moiré graphene — nature
  33. On-chip multi-degree-of-freedom control of two-dimensional materials — nature
  34. Prize Recipient — American Physical Society
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  36. 25岁“天才少年”曹原再上热搜，3年5登《自然》 — 文汇报
  37. 今年是曹原 入选《自然》年度科学人物的中国人 — 中国日报网
  38. 【中国科学报】“曹原们”是怎样炼成的 — 中国科技报
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