2018年3月5日，国际顶级期刊《自然》同时刊登了两篇震惊学界的论文，第一作者竟是一位年仅22岁的中国博士生。他发现当两层石墨烯以约1.1度的“魔角”堆叠时，竟能产生超导效应——这一发现直接开辟了凝聚态物理的全新领域。他就是曹原，2026年斯隆研究奖得主，麦克米兰奖获得者，《自然》创刊149年来以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者，一位从中国科大少年班走向世界科学前沿的“天才少年”。

作者/柏舟 编者/柏舟

重新定义超导物理的“魔角”发现者

曹原，1996年出生于四川成都，国际凝聚态物理与材料科学领域的杰出青年科学家，现任加州大学伯克利分校电气工程与计算机科学系、物理系助理教授。作为“转角电子学”领域的开创者之一，他在低维材料物理、二维材料超导、纳米器件制造等方面作出了革命性贡献。曹原的工作架起了基础物理研究与前沿材料科学的桥梁，他发现了魔角扭曲双层石墨烯中的超导现象，这一突破性成果不仅解决了凝聚态物理领域的百年难题，更直接催生了“转角电子学”这一全新研究领域。2026年，他获得斯隆研究奖（被誉为“诺贝尔奖风向标”）；2021年，获凝聚态物理领域青年物理学家最高奖——威廉·L·麦克米兰奖；2018年，荣登《自然》杂志“影响世界的十大科学人物”榜首。他的研究成果已发表在《自然》《科学》等顶级期刊超过10篇，其中9篇《自然》、1篇《科学》。

从深圳超常班到哈佛研究员的神童之路

曹原出生于四川成都，3岁时随父母迁居深圳。2007年，11岁的他被选拔进入深圳耀华实验学校超常班，在不到3年时间里完成了小学六年级、初中、高中全部课程的学习。这段经历展现了他非凡的学习能力和智力天赋。2010年，14岁的曹原以669分的高考成绩考入中国科学技术大学少年班，并入选“严济慈物理英才班”。在中科大期间，他连续获得新创校友基金会设立的海外交流奖学金，并于2014年毕业时荣获郭沫若奖学金——这是中科大本科生的最高荣誉。2012年，曹原作为首批交流生被派往美国密歇根大学学习。2013年6月，他获得牛津大学的邀请，进行了为期两个月的科研实践。这些国际交流经历为他后续的科研生涯奠定了坚实基础。2014年本科毕业后，曹原赴美国麻省理工学院攻读博士学位，加入巴勃罗·贾里洛-埃雷罗教授的研究团队。正是在这里，他完成了改变凝聚态物理格局的突破性发现。2020年获得博士学位后，曹原加入哈佛大学，担任初级研究员（2021-2024年）。在哈佛期间，他继续深化对二维材料的研究，并与阿米尔·亚科比、埃里克·马祖尔等著名物理学家合作，开发了新型二维材料操控设备。2024年7月，曹原正式加入加州大学伯克利分校，担任电气工程与计算机科学系助理教授，同时在物理系拥有联合任命。伯克利是世界顶尖的公立研究型大学，曹原的加入进一步强化了该校在低维材料物理领域的研究实力。曹原的学术成就获得了广泛认可：2018年《自然》十大科学人物榜首、2019年《时代》周刊“下一代百大影响力人物”、2020年萨克勒物理学奖、2021年麦克米兰奖、2022年理查德·L·格林博士论文奖、2026年斯隆研究奖。这些荣誉见证了他从“天才少年”到国际顶尖科学家的成长历程。

开启“转角电子学”新时代的三大突破

曹原的研究聚焦于低维材料的奇异物理性质，他的主要贡献包括：

魔角石墨烯超导现象的发现：2018年，曹原在《自然》杂志背靠背发表两篇论文，报告了扭曲双层石墨烯在特定“魔角”（约1.1度）下出现超导现象的突破性发现。这一发现被国际学界称为 “魔角石墨烯” ，直接开辟了凝聚态物理的全新领域——转角电子学。传统超导材料需要在极低温度下才能实现零电阻传输，而曹原发现的石墨烯超导系统为研究高温超导机制提供了全新的平台。这项工作不仅解决了凝聚态物理领域的长期难题，更为未来能源传输和量子计算提供了新的可能性。

转角电子学领域的系统开拓：在魔角石墨烯发现的基础上，曹原系统研究了扭曲角度对二维材料电子性质的影响，建立了转角电子学的基本理论框架。他发现通过精确控制层间扭转角度，可以连续调控材料的电子能带结构，从而实现对材料导电性、超导性等性质的“按需设计”。这一发现的意义在于：科学家不再需要寻找新的超导材料，而是可以通过“扭转”现有材料来创造新的超导态。这种“材料设计”的新范式，为下一代电子器件和量子技术开辟了全新道路。

二维材料操控技术的创新：2024年，曹原与哈佛大学合作者开发了一种指甲盖大小的微型设备，可以精确控制二维材料的扭转角度。这项技术突破解决了转角电子学研究中的关键实验难题——传统方法需要逐个制备扭曲样品，过程繁琐且成功率低。新设备使得扭转角度控制变得像调节电子密度一样简单，大大加速了转角电子学的研究进程。哈佛大学教授阿米尔·亚科比评价道：“控制密度一直是发现低维物质新物相的主要手段，现在我们可以同时控制密度和扭转角度，为发现新现象开辟了无限可能。”

后续研究的持续突破：自2018年突破性发现以来，曹原持续在顶级期刊发表重要成果：2021年在《自然》报道了魔角石墨烯中的泡利极限违反和重入超导现象；同年在《科学》发表了关于魔角石墨烯向列性和竞争序的研究；2024年在《自然》报道了二维材料片上多自由度控制的新方法。这些工作不断深化对转角电子学物理机制的理解。

重塑凝聚态物理版图的青年领袖

曹原的工作获得了科学界和社会的广泛认可：曹原的魔角石墨烯发现被公认为2018年最重要的物理学突破之一。《自然》杂志在评选年度十大科学人物时，将曹原置于榜首，并评价他的工作“开辟了凝聚态物理的全新领域”。这一发现直接催生了“转角电子学”这一新兴研究方向，全球数十个顶尖实验室迅速跟进相关研究。传统材料科学主要依赖化学合成新物质来获得新性质，而曹原的工作展示了通过物理堆叠和扭转现有材料来创造新功能的可能性。这种“物理设计”取代“化学合成”的新范式，为材料科学带来了革命性变革。曹原以22岁的年龄在《自然》发表突破性成果，成为该杂志创刊149年来最年轻的中国第一作者。他的成功激励了全球无数年轻科研人员，证明年龄不是科学创新的障碍，青年科学家同样可以做出改变世界的发现。曹原获得的斯隆研究奖、麦克米兰奖、萨克勒物理学奖等，都是对青年科学家早期职业生涯的最高认可。特别是麦克米兰奖，作为凝聚态物理领域青年物理学家的最高奖项，标志着曹原已进入该领域的国际顶尖行列。曹原的成功被视为中国科大少年班人才培养模式的典范。从14岁进入少年班，到22岁做出世界级发现，他的成长轨迹展示了中国精英教育体系培养顶尖科学家的潜力。中国科大新创校友基金会将他列为“10少”（2010级少年班）的杰出代表。曹原研究的转角电子学技术，在新一代晶体管、光学器件、量子计算机等领域具有巨大应用潜力。特别是高温超导材料的探索，可能彻底改变能源传输和存储方式，对解决全球能源危机具有重要意义。

从“天才少年”到科学领袖的成长典范

“我的兴趣和专业非常多样，涵盖物理学、电子工程、纳米技术和计算机科学。我也是电子黑客、天文摄影和小提琴的爱好者。”年龄不是科学发现的障碍，青年科学家同样可以改变世界。从深圳耀华实验学校的超常班到中科大少年班，从麻省理工的实验室到哈佛的研究员职位，从《自然》封面论文到斯隆研究奖，他走了一条连接天赋、努力与机遇的独特道路。基础科学的突破往往源于对自然现象的好奇和坚持不懈的探索。当物理学家研究超导机制，当材料学家设计新型器件，当工程师开发量子计算机，曹原开创的转角电子学正在为这些领域提供全新的可能性。曹原——这位自称“兴趣和专业非常多样”的科学家，用他的突破性发现诠释了研究者应有的跨界视野与实验勇气。他的工作将继续推动低维材料物理的发展，证明科学创新的力量能够跨越传统边界，为人类探索物质世界的新规律照亮道路。