曹原发现石墨烯超导有什么深刻意义?
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发布时间：2022-04-24 20:04
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懂视网
时间：2022-11-16 10:56
1、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。
2、石墨烯（Graphene）是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。
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时间：2023-08-19 06:36
曹原发现石墨烯超导深刻意义为：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。
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。
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，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。
之前虽然已有日本科学家将钙原子和石墨烯结合在超低温下实现过超导效应，但是相比曹原这一次只是在石墨烯材料内部就得出了这样的结论，其重要程度完全无法相比。因为曹原的结果中，将两层石墨烯超导体经过电场和角度微调，却变成了绝缘体！这一不可思议的变化意味着曹原的成果极有可能提供一个全新的思路和平台去解决超导问题的起源！
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时间：2023-08-19 06:36
曹原发现石墨烯超导的意义在于，这一发现给超导研究提供了全新的思路，以及全新的实验平台，曹原的魔角石墨烯对于今后的超导材料研究有着深刻的意义，对以后石墨烯超导材料的实际应用开辟了光明前景。
知道这个魔角石墨烯有新物理原理需要去发现，尤其是对超导原理的解释和寻找高温超导材料。但是仍然不觉得这个能解决未来超导在室温的商业应用，制备太难，能耐受的超导电流太小，使用条件苛刻，材料属性所限我觉得也不容易发展成为高温超导。
通过将两片叠放的石墨烯交错至一个特殊的“魔角”，并将整体冷却到略高于绝对零度的温度，就能创造这一奇观。这种角度的旋转从根本上改变了双层石墨烯的性质：首先将其变为绝缘体，然后施加更强的电场，将其变为超导体。
石墨烯能出现超导行为并不新奇，研究人员此前曾通过将石墨烯与已知为超导体的材料相结合，或通过与其他元素进行化学拼接的方式，诱导出石墨烯的超导态。
举个例子，在1957年，三位物理学家联合提出BCS理论，该理论解释了第一类超导体，但是该理论有个极限--麦克米兰极限，表示温度高于39K后，超导现象不可能实现。
到1986年，两位科学家柏诺兹和缪勒，发现钡铜氧化物的超导转变温度高达35K，还发现氧化物类物质有可能突破麦克米兰极限;就在当年，其他科学家以此为思路，发现了超过麦克米兰极限的高温超导体，柏诺兹和缪勒也因此获得1987年诺贝尔物理学奖。
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时间：2023-08-19 06:37
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，这也是为什么他广受关注的原因。
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*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。
年仅21岁麻省理工学院博士生曹原发现了石墨烯的“魔角”。当温度冷却到1.7K时，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。前人的研究集中在氧化铜材料的超导电性，氧化铜材料的超导电性往往需要在高温下才得以显现。曹原等仅仅通过简单的双层石墨烯碳材料，提供了一个复杂超导物理的探索平台。
近日，斯坦福大学的物理学家David Goldhaber-Gordon和加州大学伯克利分校的物理学家Wang Feng 和复旦大学Zhang Yuanbo团队在更容易获得的三层石墨烯片中发现了超导电性的迹象。
相比于双层石墨烯超导，三层石墨烯不必发生扭曲，每层原子晶格的上层和下层对齐，这在生产多层石墨烯时自然而然的形成这样的结构。借助三层石墨烯，有望帮助研究人员更快了解铜氧化物中的超导性。
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时间：2023-08-19 06:37
超导条件变得简单更容易实现。
从超导现象发现到现在已经一百七十多年了，在去年之前，我们发现的超导体虽然达到了没有电阻的条件，但是条件实在是太过于苛刻，如果我没记错的话，在去年之前超导条件最简单的，也得到零下一百四十度以下，是我们在平时生活中绝对没有办法达到的。
就算能达到也是非常难以在生活中应用，毕竟谁都没办法在生活中给每一根电线都配上一个液氮的罐子，于是乎，大量的学者一直在超导方面下大力气研究，知道2018年，一个年轻人出现，改变了这个现状。
到了现在这个科技状态，能源对于大城市来讲，无疑是最重要的命脉，历史上几次的大城市大面积停电都无疑造成了极大的经济损失，其实电路损坏造成的大面积停电并不可怕，可怕的是当现在社会飞速发展，能源消耗与日俱增的今天，当有一天我们的能源产能不足以提供消耗的时候，才是极为可怕的。
然而在电能传输过程中的消耗甚至和我们能利用的差不多，而且我们的用电器中也免不了有大量的导线，严重点儿说，只要会产热的情况，都是电能的没有必要的消耗，这便是超导的意义。
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时间：2023-08-19 06:38
曹原的研究意义在于不需要复杂的过程，也不用新型物质就可以让石墨烯表现出超导的特性。对于这个双层石墨烯超导体的深入研究，已经为高温超导体甚至室温超导体做出了巨大贡献。如果我们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。
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，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。
迄今为止，人类制造出的最高温度超导体是LaH10，其超导临界温度为250开尔文，即-23摄氏度，离室温超导体还有些差距[3]。另外，这种材料的超导现象需要在170吉帕斯卡的高压（相当于地表大气压的170万倍）之下才能实现。
