"海啸级后浪"！“天才少年”曹原再次连发2篇Nature！

当地时间5月6日，麻省理工学院博士生曹原（10少）再次连发两篇《自然》（Nature），介绍魔角石墨烯研究的新突破。在两篇论文中曹原分别作为第一共同作者和第一作者、共同通讯作者。基于 “魔角石墨烯” 的一系列发现，有望在未来应用到诸如能源、电子、环境科学和计算机产业等领域。

图 | 2018 年的 Nature 杂志十大人物封面图致敬 “魔角石墨烯” 研究（来源：Nature

在 5 月 6 日的最新文章中，第一篇Nature论文：“Tunable correlated states and spin polarized phases in twisted bilayer bilayer graphene”，曹原及其同事较为针对地探求了魔角石墨烯性质的可控性。

他们采用了一种全新的魔角石墨烯体系：基于小角度扭曲的双层-双层石墨烯（TBBG），并以此制作了双栅极高迁移率的器件投入实验，探求了扭转角度、外加电位移场和磁场对其性质的影响。

从物理层面上来说，TBBG 由两层未旋转的伯纳尔堆叠（Bernal-stacked）的双层石墨烯组成，具有丰富的相图，并具有可调的相关绝缘体状态。实验结果显示，该体系对于扭转角度、外加电位移场和磁场都较为敏感，出现了明显的绝缘体控制开启和阻断的状态。而这些实验方法和结果或能在相似结构的二维材料上展开研究，并得出更多研究成果。

（来源：Nature）

而在第二篇文章“Mapping the twist-angle disorder and Landau levels in magic-anglegraphene”，团队关注的是扭曲角的无序问题。

不同于前文，团队采用魔角双层石墨烯（MATBG）作为研究体系，他们从扭曲角的分布信息，使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置（SQUID-on-tip）获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像，绘制了局部θ变化图。

在实验中发现的扭曲角的无序是之前没有识别的，并且能够具有改变局部价带结构以及产生局部电场的能力。而扭曲角的无序对于量子霍尔态的影响也意味着 MATBG 的其他相关状态例如超导等，也可能因其发生转化。因为扭转角梯度产生的内部电场或能为光电或热电应用方向的原子层级扭转 - 范德瓦尔斯材料（atomically thin twisted van der Waals materials）提供研究指导方向。

曹原（10少）

曹原（10少），1996 年出生，籍贯四川成都。2010年考入中国科学技术大学少年班，并入选“严济慈物理英才班”。是 2014 年中科大本科生最高荣誉奖——郭沫若奖学金获得者。现为麻省理工学院电气工程与计算机科学系博士生，师从麻省理工学院物理学家 Pablo Jarillo-Herrero。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。这名中国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。并于当年荣登《自然》杂志影响世界的十大科学人物榜首。Pablo Jarillo-Herrero 教授同样因其 “魔角石墨烯” 研究获得 2020 年巴克利凝聚态物理奖（Oliver E. Buckley Condensed Matter Physics Prize）、 2020 年沃尔夫奖。2018年，曹原以22岁的年龄入选了福布斯中国发布的2018年中国“30位30岁以下精英”科技领域榜单，成为了入选者年龄最小的一位。

参考链接：

1. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2260-6

2. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2255-3

3. Nature|doi:10.1038/nature26160

4. Nature|doi:10.1038/nature26154