神奇! 石墨烯扭转“角度”可变超导体
曹源石墨烯超导的简介
曹源石墨烯超导简介
嘿，你知道吗？咱们中国有个叫曹源的天才，简直是科学界的“火箭小子”！2018年，他还在美国麻省理工学院读博士呢，就在世界顶级期刊《自然》杂志上连发两篇重量级论文，这可是关于石墨烯超导的大发现哦！石墨烯，你知道吧，就是那个被吹得神乎其神的新材料，曹源发现，当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时，居然能产生超导现象！这可是凝聚态物理的新领域啊，直接让全世界的科学家都惊呆了。
那时候，曹源才22岁，就成了《自然》杂志创刊149年来，以第一作者身份发表论文的最年轻的中国学者。
你说牛不牛？更厉害的是，他不仅没被国外的优厚条件吸引，还毅然决然地选择回国，把自己的聪明才智贡献给祖国。
这种爱国精神，简直让人肃然起敬！
曹源的研究可不是一蹴而就的，他从小就展现出超乎常人的天赋。
三年时间就搞定了小学、初中和高中的课程，高考还考了669分的高分，直接进入中国科学技术大学少年班。
大学期间，他还获得了郭沫若奖学金，简直就是学霸中的战斗机！
后来，曹源在魔角石墨烯领域也是大放异彩。
2020年，他又在《自然》上连发两篇新进展，把石墨烯超导研究又往前推了一大步。
现在，他已经发表了多篇关于石墨烯超导的论文，成为了石墨烯超导领域的领军人物。
你知道吗？曹源的研究不仅让中国在石墨烯超导领域站到了世界最前沿，还推动了石墨烯的商业化应用。
现在，华为公司的石墨烯电池技术就是世界上最先进的，率先在手机领域应用。
这可都是曹源的功劳啊！
曹源的故事告诉我们，只要有梦想、有才华、有毅力，再加上一颗爱国的心，就能创造出属于自己的辉煌。
他是我们年轻人的榜样，也是我们中国的骄傲！让我们一起为曹源点赞，为祖国的科技进步祝福！。
石墨烯魔角超导原理
石墨烯魔角超导原理
石墨烯魔角超导是一种新型的超导现象，它是由两层石墨烯叠加在一起，在特定的角度下形成的。
这种结构表现出了非常有趣的电学和磁学性质，因此被称为“魔角”。
石墨烯魔角超导的出现对于超导
领域具有重要的意义，因为它揭示了一种新的超导机制。
石墨烯是一种由碳原子形成的单层结构，具有极高的电导率和导热率。
石墨烯魔角超导是在两层石墨烯叠加的过程中形成的，由于两层石墨烯的晶格略微扭曲，形成了一些特殊的电子能带。
这些能带在晶格扭曲的特定角度下相互重叠，从而导致电子之间的相互作用增强，产生了超导效应。
该超导机制被称为Van Hove奇点耦合，其中Van Hove奇点是指电子的能量分布函数中的一个峰值，这个峰值在两层石墨烯扭曲的角度下变得非常尖锐。
这种尖锐的峰值导致电子之间的耦合增强，从而产生了超导效应。
石墨烯魔角超导具有许多优点，比如超导温度相对较高，甚至可以在室温下实现；同时，它也具有很高的超导电流密度和低磁场下的强韧性。
因此，这种超导机制被认为是未来超导电子学的一个重要方向。
总之，石墨烯魔角超导是一种非常有趣和重要的超导现象，它揭示了一种新的超导机制，具有很大的应用前景。
在未来的研究中，我们可以期待更多的发现和应用。
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中考说明文课外阅读 练习题
《“黑金”石墨烯》阅读练习及答案（2019年山东省青岛市中考题）“黑金”石墨烯①北京时间 2018 年 12 月 19 日零时，顶尖学术期刊英国《自然》杂志发布了 2018 年度影响世界的十大科学人物排行榜，中国 22 岁的青年学者曹原名列榜首。
曹原发现：当两层平行石墨烯旋转成约 1.1°的微妙角度时，就会产生神奇的超导效应。
把平行的两层石墨烯旋转成约 1.1°的“魔角”并不容易，需要很多次试错，但曹原总是很快就能操作成功。
因此，《自然》杂志称曹原为“石墨烯驾驭者”。
②石墨烯是什么呢？它是一种二维晶体，是目前已知的最薄、强度最高、导电导热性能最强的新型纳米材料，被称为“黑金”，是一种有“新材料之王”之称的奇迹材料。
它看似神秘，实际上，石墨烯一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨大约包含300 万层石墨烯。
铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层石墨。
它本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。
③石墨烯优异的物理性质使它在很多领域展现出巨大的应用潜力。
尽管石墨烯还没有实现大规模的产业化，但是人们对石墨烯的应用前景十分看好。
目前的研发成果显示，石墨烯已广泛应用于多个领域。
（如图）④由于应用广泛，业内预计未来 5 至 10年全球石墨烯产业规模会超过 1000 亿美元，更有乐观者认为，石墨烯的市场潜在规模在万亿美元以上。
就目前情况来讲，石墨烯市场化的最大阻碍是需求和价格。
石墨烯的未来产业化之路还很长，需要资金的支持和研发人员的开拓创新。
⑤近年来，我国各级政府对石墨烯的重视程度都在日益提高。
随着国家利好政策的不断出台，市场需求的不断增加，石墨烯的应用领域会越来越广阔。
与西方发达国家相比，中国对石墨烯的研究起步较晚，但通过科研人员孜孜不倦的努力，相信在不久的将来，石墨烯材料将以其优异的性能及超高的性价比在各个领域大放光彩。
（摘编自《22 岁在读博士生荣登＜自然＞杂志全球十大科学人物榜首》《石墨烯应用领域及前景浅析》《石墨烯在涂料领域中的应用研究概况》）1.根据原文内容，下列理解不正确的一项是 ______A．曹原发现了石墨烯“魔角”，《自然》杂志把他评为 2018 年度影响世界十大科学人物之首。
神奇的石墨烯
神奇的石墨烯作者：***来源：《小雪花·成长指南》2020年第09期同學们，你们知道石墨烯（xī）吗？石墨烯是从石墨中分离出来的一种纳米材料。
2018年，超导体石墨烯的发现震惊了科学界。
今天我们来看看什么是超导体石墨烯吧。
石墨烯可以做什么呢？石墨烯被认为是一种未来革命性的材料。
它是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，在厚度1毫米的石墨中大约可以分离出300万层石墨烯，同时它也是世上电阻率最小的材料。
因此适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
什么是超导体？超导体是指在某一温度下，电阻为零的导体。
同学们都知道，为了保护自然环境，电能一直被作为主要能源。
但是在输送过程中大量的电能会被损耗掉，如何减少电能的损耗一直是困扰着科学家们的难题。
科学家们一直希望能够研制出在常温条件下实现“超导体”性能的材料，却都以失败告终。
超导体石墨烯2018年，我国的科学家曹原发现，当叠在一起的两层石墨烯彼此之间发生轻微偏移的时候，可能实现超导体性能。
他经过了无数次的实验，终于在将两层石墨烯偏移的角度旋转为1.1度，温度降至-271.45摄氏度的小型电场内，石墨烯变成了超导体，电子在其间畅行无阻。
荷兰物理学家曾经发现了一种能够将电能损耗降到0的传输材质，但是只有在-273.15摄氏度的时候才能实现，而曹原的实验温度提高了1.7摄氏度，是一项重大的突破。
曹原是谁？曹原1996年出生于四川成都，他14岁时以669分的高考成绩考入中国科技大学少年班，18岁大学毕业后他选择了出国继续深造。
博士毕业之后，曹原选择了回到祖国，为祖国的发展贡献自己的力量。
2018年12月18日，世界三大顶级科学期刊之一的《自然》杂志发布的“2018年度科学人物”中，年仅22岁的曹原位居榜首。
少年强则国强，希望同学们也能通过学习积累丰富的知识，担当起民族复兴的大任，肩负起中华崛起的希望。
石墨烯超导原理讲解
石墨烯超导原理讲解
石墨烯超导原理
石墨烯是一种二维的碳材料，具有极高的电子迁移率和导电率，因此被广泛用于电子器件领域。
近年来，石墨烯的一种新应用——超导也开始受到研究人员的重视。
以下是石墨烯超导的原理和特点。
原理：
石墨烯超导的原理涉及到其电子结构和电荷载流情况。
在石墨烯中，电子的价带和导带只有一个接触点——费米能级，因此形成了非常特殊的电子结构。
当石墨烯被置于超导体中时，超导体的电荷载流会对石墨烯中的费米面产生作用，导致费米面的形状发生变化，这种变化会导致石墨烯的电子密度分布发生改变。
在超导体带电流的影响下，石墨烯中的平移对称性和时间反演对称性同时破缺，从而诱导出超导电子对和凝聚能。
特点：
1. 零电阻，零能量损失。
2. 高磁学性能，能够抵抗外界的磁场扰动。
3. 超导电性强，能够产生极强的电场效应。
4. 热稳定性好，不易产生局部热紊流。
5. 简单的制备工艺，易于操作。
总结：
石墨烯超导为人们提供了一种实现零电阻、高磁学性能等特点的新途径，在未来的能源领域、电子技术领域等方面有着广泛的应用前景。
【说明文阅读真题分类精讲】专题02：科技创新(二)(原卷版)
2021年中考高分秘籍之真题分类精解（说明文阅读）专题02 科技创新（二）一、（2021·山东青岛）现代文阅读（9 分）“黑金”石墨烯①北京时间 2021 年 12 月 19 日零时，顶尖学术期刊英国《自然》杂志发布了 2021 年度影响世界的十大科学人物排行榜，中国 22 岁的青年学者曹原名列榜首。
曹原发现：当两层平行石墨烯旋转成约°的微妙角度时，就会产生神奇的超导效应。
把平行的两层石墨烯旋转成约°的“魔角”并不容易，需要很多次试错，但曹原总是很快就能操作成功。
因此，《自然》杂志称曹原为“石墨烯驾驭者”。
②石墨烯是什么呢它是一种二维晶体，是目前已知的最薄、强度最高、导电导热性能最强的新型纳米材料，被称为“黑金”，是一种有“新材料之王”之称的奇迹材料。
它看似神秘，实际上，石墨烯一层层叠起来就是石墨，1 毫米厚的石墨大约包含 300 万层石墨烯。
铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层石墨烯。
它本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。
③石墨烯优异的物理性质使它在很多领域展现出巨大的应用潜力。
尽管石墨烯还没有实现大规模的产业化，但是人们对石墨烯的应用前景十分看好。
目前的研发成果显示，石墨烯已广泛应用于多个领域。
（如右图）④由于应用广泛，业内预计未来 5 至 10年全球石墨烯产业规模会超过 1000 亿美元，更有乐观者认为，石墨烯的市场潜在规模在万亿美元以上。
就目前情况来讲，石墨烯市场化的最大阻碍是需求和价格。
石墨烯的未来产业化之路还很长，需要资金的支持和研发人员的开拓创新。
⑤近年来，我国各级政府对石墨烯的重视程度都在日益提高。
随着国家利好政策的不断出台，市场需求的不断增加，石墨烯的应用领域会越来越广阔。
与西方发达国家相比，中国对石墨烯的研究起步较晚，但通过科研人员孜孜不倦的努力，相信在不久的将来，石墨烯材料将以其优异的性能及超高的性价比在各个领域大放光彩。
（摘编自《22 岁在读博士生荣登〈自然〉杂志全球十大科学人物榜首》《石墨烯应用领域及前景浅析》《石墨烯在涂料领域中的应用研究概况》）16.根据原文内容，下列理解不正确的一项是（）（3分）A.曹原发现了石墨烯“魔角”，《自然》杂志把他评为 2021 年度影响世界十大科学人物之首。
预言成真,石墨烯的超导特性被发现
预言成真，石墨烯的超导特性被发觉石墨烯作为目前发觉的最薄、强度最大、导电导热性最强的一种新型纳米材料，被称为“黑金”“新材料之王”。
科学家预言，石墨烯将会掀起一场席卷全球的颠覆性新技术、新产业革命。
近期，讨论人员发觉了触发石墨烯超导特性的方法，使得石墨烯材料有望具备超导特性，可以实现0电阻传输电流，具有特别广阔的应用潜力，相关成果刊登在了近期的《NatureCommunications》期刊上。
该项讨论是由剑桥大学圣约翰学院的AngeloDiBernardo博士和JasonRobinson博士，以及剑桥石墨烯中心的AndreaFerrari教授、耶路撒冷希伯来大学的OdedMillo教授、特隆赫姆挪威科技大学的JacobLinder教授共同完成的。
自从2023年石墨烯被发觉以来，科学家们推想它可能具有超导特性。
到目前为止，石墨烯中的超导性仅通过使用超导材料掺杂来实现，但是这个过程会影响石墨烯其他方面的优异性能。
在最新的讨论中，剑桥大学的讨论人员将石墨烯与与镨铈氧化铜（PCCO）材料耦合，激活了石墨烯潜藏的超导特性。
PCCO是铜氧化物类超导材料中的一种，它具有易于理解的电子性能，并且使用扫描和隧道显微镜，讨论人员能够区分PCCO中的超导性和石墨烯中察看到的超导性。
在这讨论中，剑桥大学的科研团队在石墨烯中发觉了与PCCO完全不同的超导特性，这意味着它来自石墨烯本身。
虽然目前依旧不清楚该团队激活了哪种类型的超导性，但他们的讨论结果表明它与目前尚未知的“p波”有关。
的确如此的话，这项讨论可以结束之前关于这种神秘类型的超导性是否存在的疑问。
1994年，日本的讨论人员使用称为钌酸锶（SRO）的材料制造了可能具有p波对称性的三重超导体。
SRO的p波对称性从未被完全验证，地受到SRO是大体积晶体的事实的拦阻，这使得难以制造用于测试理论推测所需的器件类型。
“假如在石墨烯中的确产生了p波超导性，那么可以用石墨烯创建和探究用于基础和应用讨论领域的全新超导装置的体系。
石墨烯超导
2018年3月5日曹原把论文投 给世界顶级科学杂志《自 然》，收到曹原的投稿后 《自然》编辑部一片哗然， 连版都没来得及排就在一天 之内连续刊登了两篇曹原关 于石墨烯超导理论的论文。
在曹原论文发表之后的第十个月，石 墨烯商业化道路正式开启，权威能源 机构估测，曹原在石墨烯领域探索的 成果，不仅会带动电子产品的腾飞， 更会为能源行业节省数万亿人民币的 资金！
对石墨烯施加微弱的电场并冷却至绝对零度以上1.7度时， 会让能导电的石墨烯变成绝缘体。这பைடு நூலகம்够令人吃惊了。
不过，更好的还在后面：
稍微调整一下电场，偏转的石墨烯层就变成了超导体， 电流可无阻流动。在第二个样本中观察到同样的现象 后，他和实验组相信了这是真的。
石墨烯能出现超导行为并不新奇，而这次的新发现 之所以如此夺人眼球，是因为它通过一个简单的操 作就诱导出石墨烯的超导特性。
曹原-石墨烯超导
材料物理18-01
曹原：石墨烯驾驭者
曹原的青少年时期异于常 人。18岁时，他已经在中 国科学技术大学拿到了本 科学位，并前往美国麻省 理工开始攻读博士。
此后，曹原再接再厉，先 后发表了两篇关于原子厚 度碳片层奇异行为的论文， 开启了物理学的一个全新 领域。
2014年，曹原加入实验室时，他的工作是研究垒在一起 的两层石墨烯彼此间轻微偏转会发生什么。 曹原着手搭成微妙偏转的石墨烯层后，他发现了奇怪的 现象。
有迹象表明，双层石墨烯的这一神奇特性或来源于 电子之间较强的相互作用，也称为“关联” （correlation）——这种行为被认为是复杂材料出现 奇异物态的原因。
按照较大的角度叠， 双层石墨烯的行为通 常是分别独立的。但 是以较小的角度堆叠 时，未对齐的两个晶 格却可以形成“超晶 格”结构，实现电子 的层间移动。
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实验 显示 ，处于基态轨道 的一对 电子瞬 间同时跃 迁到了具有
武汉 低维 材料 研究 院数 位 国家级 专 家经 过潜 心技 术攻 更高 能量 的轨道 ，这是量子关联 的例证 。
关 ，在石墨烯领 域取得了重大 突破 。其在 优化改进 了石墨 氧
电子问的关联通常 微弱到难 以观测 ，但某 些情况会导致
全新 电学性能的开拓和工程化铺平道路 。
■ Ｉ中国粉体工业 ２０１８ Ｎｏ．２
电池、超级 电容器 、导 电墨水、打印电路 、散热 、柔性 电子、
这 种 “神 奇 角度 ” 的石 墨 烯 除 了会形 成超 导 态—— 来
智能传感器、隐身 、净水环保、橡胶 ／汽车 ／航空航天复合 源 于 电子之 间 的强 吸引作 用 而产 生零 电阻 ，还 会 形成 另一
材料等领域 ，无论 是国外还是 国内，都在石 墨烯产业方 面有 种 电子态 。在 第 二篇 论文 中，该 团 队展示 了缠 扭 的双层 石
基 础 。
根 据 １９５７年 的超 导 电性 理 论 ，某 些材 料 能 够 以零 电 阻导
目前 ，国际上如美 国、德国 已经有一 些大型企业对外销 电。然而 ，许多材料表现 出所谓的非常规超 导 电性 ，无法用
售石墨烯 制备设 备 ，但这样 的设备往 往价格高达几百万 ，对 该理论解释 。
石墨烯作为一 种二维碳材料结 构，被称 为宇宙 中最薄 的
常规情况下 ，电子在特 定轨道 围绕原 子核运动 ，就像行
材料 ，只有一 个或几个原子厚 度 ，具有优异 的电学 、力学 、 星围绕太 阳运 动。但新研究发现 ，电子可瞬间跃迁到更高 能
热学 、光 电子等性能 ，是材料 与物理领域研究 的重点。大规 的轨道。
来轻易调整。这意 味着 ，该成果将提供 一个全新 的二维平 台，
电子 “超常”跃迁 有助研发新材料 以供科学 家们理解 曾长期 困扰物理学 界的高温超导 电性 的起
澳大利亚 国立大学 科研 人员 日前发表论 文称 ，他们探测 源 问题 ，并将打开一扇研究 非常规超导体 的大 门，同时也为
到跃 迁 至常 规 轨 道 之 外 的 电子 。
模 的高品质 电子级石墨烯 制备对 科学界与工业界提 出 巨大挑
研 究 小 组 对 氢 分 子 中 的 电子 对 进 行 了精 确 快 照 。 他 们 用
战 ，也是石墨烯在新 能源、 电子产 品、半导 体、光 电子等领 ｘ射线束将其 中一个电子从分子 中敲 除，导致两个原子分 离。
域应用的最大 障碍 。
行 ，这样 的成熟的大规模制备设 备和技术 ，将 会出现爆 发式 在两层石墨烯 中发现 了新 的电子态，其可 以简单实现绝 缘体
的 需 求 。
到 超 导 体 的 转 变 ，而 其 属 性 与 铜 氧 化 物 （其 结 构 往 往 难 以调
石 墨烯的应用在诸 多领 域有着 巨大 的前景 ，比如锂离子 整 ）的 高 温 超 导 类 似 。
低 了氧化还 原过程 中石墨烯 晶体的损坏 ，从而得到 了高质量
英国 自然》杂志 日前连发两篇物理学 重磅论文 ，报告
电子 级 石 墨 烯 。
了麻省理工学 院 （ＭＩＴ）科学 家对 非常规超导材 料的行为 的
石墨烯 作为一种具有广 阔的应用前景 的材料 ，一直 吸引 新见解 ，这一 发现轰动业界 ，被称为石墨烯超导 的重大进展 。
了全球 众多高校 以及科研 机构的研究 ，而石墨烯众 多的特殊 此类材料 已让 物理学家 困惑达几 十年之久 ，而最新发 现或有
性 能也只有在高质量石 墨烯上才能发挥 出来 ，因此能够大规 助于开 发高温超导材料 ，用来 制作 强大的磁体或开 发低功耗
模 制备 出高质量 的石 墨烯 是石墨烯产业化 与众 多应用的首要 电子 技 术 。
诸多 的科研和 政策支持 ，更高质量更 高效率的石墨烯制备 技 墨烯 系统 会 出现一 种新 的 绝缘 态—— 莫特 绝缘 体态 （Ｍｏｔｔ
术 ，正 是 发 展 石 墨烯 所必 不可 或缺 的关 键 。 Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ），这种状态似乎 由强大的电子 间相互作用推动产生。
两篇论文所 报告 的系统 ，可 以通 过改变扭转角度和 电场
于 国内的研 究机构或者相关企业 来讲成本偏高 。武汉低 维材
此次 ，美国麻省理工学院科学家 帕博罗 ·加力 罗 一埃雷
料研 究院高质量 电子级石墨烯大 规模 制备 ，给 国内石墨烯 制 拉及其 同事 发现 ，当两层石墨烯 以一 个 “神奇角度”缠扭在
备 技术 带来了重大突破 ，一旦石 墨烯 的产业化开始 大规模推 一 起时 ，它们表 现出非常规超导 电性。也就是说 ，研究 团队
目前全球制备石墨烯 的技术包括有 氧化 还原法、碳化硅 材 料 的下 一 代 电子 器件 是重 大 突破 。
外延法 、化学气相沉积法 以及机械剥离法 等。氧化还原法是
其 中工艺相对简 单、成本低且 比较容易 产业化的方法 ，武汉
低维材料研究 院正是在这种方法基 础上进行优化和改进 ，降 神奇 ！石 墨烯扭转 “角度”可变超 导体
化还原方法的基础上 ，制备 出了高导 电的 电子级石 墨烯粉体 ， 电子 出现 明显 的异常行为 ，如超导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ象 ，这 是高容量计算机
导 电率高达 １５１５．２ Ｓ／ｃｍ，并正在建设 １００吨级大批量生产 存储器 的基础 。科研人员此次通过 高灵 敏度的实验技 术 ，清
线 。
晰观测到 了电子问不寻常 的运动 ，这对 于研究基于超导体 等