2018《自然》雜志年度十大人物評(píng)選出爐，居十大人物之首的是22歲中國天才科學(xué)家曹原。2018年3月5日，《自然》背靠背發(fā)布了兩篇以曹原為第一作者關(guān)于“魔角”石墨烯的重磅論文。這名中科大少年班的畢業(yè)生、美國麻省理工學(xué)院的博士生發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度，就會(huì)產(chǎn)生神奇的超導(dǎo)效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)國際學(xué)界，直接開辟了凝聚態(tài)物理的一塊新領(lǐng)域。如今，正有無數(shù)學(xué)者試圖重復(fù)、拓展他的研究。
《自然》雜志是全球最頂尖的科學(xué)雜志，能在自然發(fā)布論文，是很多國內(nèi)外科學(xué)家一生的夢(mèng)想，而這次2018的年度評(píng)選把這位出生在1995年的少年科學(xué)家曹原的發(fā)現(xiàn)放在年度論文之首，足以想見科學(xué)界對(duì)這次發(fā)現(xiàn)的重視程度。這期《自然》的封面就是以“魔角”石墨烯的概念為原型設(shè)計(jì)的。
“魔角”石墨烯研究最讓人興奮的地方之一，是它對(duì)高溫超導(dǎo)體的理論意義，雖然它也是在接近絕對(duì)0度的狀態(tài)下做的，但它以極為簡(jiǎn)單的形式模擬了高溫超導(dǎo)體的特性。對(duì)高溫超導(dǎo)體的研究有里程碑式的意義。高溫超導(dǎo)體一般是指超導(dǎo)的臨界溫度比液氮溫度（零下196度）要高的物體，相對(duì)的，超導(dǎo)臨界溫度從絕對(duì)0度到零下196度之間的物體，是低溫超導(dǎo)體。人們現(xiàn)在對(duì)低溫超導(dǎo)體的研究比較清楚了，但對(duì)高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)物理原理以及相關(guān)的凝聚態(tài)物理，仍然是物理學(xué)中不為人知的地帶。而“魔角”石墨烯的研究，可能打破這種現(xiàn)狀，成為常溫超導(dǎo)體的研究的里程碑。
1911年荷蘭科學(xué)家卡末林發(fā)現(xiàn)了汞的超導(dǎo)電性，從而發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，僅僅兩年后的1913年就獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。并成為低溫物理學(xué)的奠基人。“魔角”石墨烯的研究，再次證明了在超導(dǎo)體領(lǐng)域的任何研究，都可能牽動(dòng)整個(gè)自然科學(xué)的神經(jīng)。
那常溫超導(dǎo)體到底有什么意義呢？簡(jiǎn)單來說，凡是用到電的地方，它都有劃時(shí)代的意義，而當(dāng)超導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)常溫超導(dǎo)，他的應(yīng)用注意滲入到生活的方方面面。指尖科技說和你一起盤點(diǎn)：
1.超導(dǎo)電器。超導(dǎo)體沒有電阻，會(huì)極大推動(dòng)現(xiàn)有電子技術(shù)的使用。我們?nèi)粘５膽?yīng)用電子技術(shù)，都是基于有電阻的電路，由于電阻產(chǎn)生的電的消耗是極為巨大的，人們?yōu)榱穗娮璁a(chǎn)生的散熱問題，投入了無數(shù)資源。電腦會(huì)變成超導(dǎo)計(jì)算機(jī)，想象你的電腦沒有電阻，不再需要散熱，電腦可以更輕薄。使用超導(dǎo)晶體管的集成電路，電腦的速度直接可以有幾十幾百倍的提升；用電的效率更高，家里的用電量就直接降低了，燈泡卻更亮了，電動(dòng)車跑的更快了，電器的使用變得更加方便，更多的精細(xì)電元件可以使用到我們的生活中。據(jù)說現(xiàn)在已經(jīng)有很多公司在研究超導(dǎo)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)。
2.量子計(jì)算機(jī)。現(xiàn)在已經(jīng)被研制出來的兩臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，一臺(tái)是基于電磁激光技術(shù)，一臺(tái)是基于超導(dǎo)微波技術(shù)。其中IBM公司的基于超導(dǎo)微波技術(shù)的量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)讓人們看到了超導(dǎo)體在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的可行性。
3.超導(dǎo)發(fā)電。目前，超導(dǎo)發(fā)電機(jī)有兩種含義。一種含義是將普通發(fā)電機(jī)的銅繞組換成超導(dǎo)體繞組，以提高電流密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，具有發(fā)電容量大、體積小、重量輕、電抗小、效率高的優(yōu)勢(shì)。 另一種含義是指超導(dǎo)磁流體發(fā)電機(jī)，磁流體發(fā)電機(jī)具有效率高、發(fā)電容量大等優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)磁體在發(fā)電過程中會(huì)產(chǎn)生很大的損耗，而超導(dǎo)磁體自身損耗小，可以彌補(bǔ)這一不足。發(fā)電損失降到最低，也可能會(huì)導(dǎo)致放發(fā)電變得更加容易，可能我們身邊很多能源都可以用做發(fā)電元件提供日常用電，如太陽能、運(yùn)動(dòng)能。
4.超導(dǎo)輸電：由超導(dǎo)材料制作的超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達(dá)1000多億度。若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠。
5.磁懸浮交通。超導(dǎo)磁懸浮列車：利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車。磁懸浮汽車：這種汽車據(jù)說已經(jīng)被發(fā)明出來，但如果超導(dǎo)技術(shù)成熟，即可進(jìn)入實(shí)用階段。磁懸浮輪胎，有報(bào)道說磁懸浮輪胎的原型已經(jīng)被一位中國小伙發(fā)明，具有現(xiàn)在輪胎所不具有的高性能特性。還有磁懸浮滑板，可能會(huì)代替我們?nèi)粘Ｐ凶摺?/p>
6.磁懸浮機(jī)械。把磁懸浮特性應(yīng)用到在機(jī)械研發(fā)上，可使重要元件沒有摩擦力，機(jī)械的制動(dòng)效率和速度會(huì)大大增加，能夠做到現(xiàn)有機(jī)械做不到的很多功能。
7.磁懸浮建筑。磁懸浮技術(shù)可以讓人類更加高效的利用空間，也許將來人類生活在空中就不再是夢(mèng)想。當(dāng)生活用品用上磁懸浮的技術(shù)，我們的生活會(huì)變得無比的便利。
8.超導(dǎo)醫(yī)療。據(jù)說醫(yī)療行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)有了超導(dǎo)磁力共振儀，可以對(duì)很多重要疾病進(jìn)行診斷。
9.核聚變反應(yīng)堆“磁封閉體”：核聚變反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)1億～2億攝氏度，沒有任何常規(guī)材料可以包容這些物質(zhì)。而超導(dǎo)體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可以作為“磁封閉體”，將熱核反應(yīng)堆中的超高溫等離子體包圍、約束起來，然后慢慢釋放，從而使受控核聚變能源成為21世紀(jì)前景廣闊的新能源。由于核聚變?cè)系膹V泛性，能源問題有望就被徹底解決。即使遠(yuǎn)距離的太空旅行也會(huì)變得有可能。
10.超導(dǎo)重力模擬。太空飛船中是沒有重力的，這導(dǎo)致太空人在太空船中的運(yùn)動(dòng)受到很大限制，如果可以在太空船上也如履平地，那對(duì)太空人的作業(yè)甚至對(duì)在太空船上生活，都有非常重要的意義。通過常溫超導(dǎo)體的作用力，可能可以模擬這種重力作用。
可以遇見一旦常溫超導(dǎo)體技術(shù)成熟，肯定會(huì)有一場(chǎng)超級(jí)技術(shù)革命，從此整個(gè)世界都會(huì)改變一個(gè)模樣。歡迎關(guān)注指尖科技說（公眾號(hào)），如果有其他設(shè)想也歡迎您留言評(píng)論。
