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轟動國際學界石墨烯“魔角”讓石墨烯變超導體世界頂尖學術期刊、英國《自然》雜志（Nature ）在北京時間 2018 年 12 月 19 日零時發布了 2018 年度影響世界的十大科學人物，發現石墨烯超導角度的“神童”曹原出現在榜單的第一位。

2018 年 3 月 5 日，《自然》背靠背發表了兩篇以曹原為第一作者的石墨烯重磅論文。這名中科大少年班的畢業生、美國麻省理工學院的博士生發現，當兩層平行石墨烯堆成約 1.1°的微妙角度，就會產生神奇的超導效應。這一發現轟動國際學界，直接開辟了凝聚態物理的一塊新領域。

2014年，當曹原加入實驗室的時候，美國麻省理工學院的 PabloJarillo-Herrero 課題組就已經在用不同的角度堆疊、旋轉碳原子層了。曹原的工作是研究壘在一起的兩層石墨烯彼此間輕微偏轉會發生什么，按照理論預測，輕微的偏轉就會讓材料行為產生劇變。許多物理學家對此心存懷疑。但曹原著手搭成微妙偏轉的石墨烯層后，他發現了奇怪的東西，置于一個小型電場，溫度降至絕對零度以上 1.7°C，通常會導電的石墨烯成為了絕緣體。這就夠令人吃驚了。“我們知道它會在學界引起轟動�！辈茉�說道。不過，更好的還在后面：稍微調整一下電場，偏轉的石墨烯層就變成了超導體，電流可無阻流動。

要使平行的兩層石墨烯旋轉成約 1.1°的“魔角”，需要一些試驗，但曹原很快就能可靠地完成�！八�的實驗技巧至關重要�！�Jarillo-Herrero 說道。曹原開創了一種撕出單層石墨烯的方法，以制出具有相同角度的雙層堆疊。接著微調校準，他還調整了低溫系統的溫度，使超導性得以更清晰地顯現。

在超導方面的應用，目前大部分還只是處于研究實驗中，并不能廣泛的運用于現實。當然，也并不是說就沒有超導的應用，超導應用目前最成功的是超導磁體和超導微波器件等，但也是極為有限。醫院里的核磁共振成像大都采用超導磁體，其磁場一直存在線圈 中，所以進入檢測室需要摘除所有金屬物件。

基礎科學研究采用的穩恒強磁場、大型加速器磁體、高能粒子探測器以及工業中采用 的磁力選礦和污水處理等，也利用了場強高的超導磁體。發展更高分辨率的核磁共振、磁約束的人工可控核聚變、超級粒子對撞機等，都必須依賴強度更高的超導磁體，也是未來 技術的可能突破口。超導微波器件在一些軍事和民用領域都已經走向成熟甚至是商業化 了，為信息爆炸的今天提供了非常有效的通訊保障。

當然，超導的應用也不僅僅只有這些，超導在磁懸浮列車、量子應用、可控核聚變等 重要領域都有著巨大的發展空間。

(1)當兩層平行石墨烯堆成約 1.1°的微妙角度，就會產生神奇的___________效應；

(2)置于一個小型電場，溫度降至絕對零度以上1.7°C，通常會導電的石墨烯成為了 ______。稍微調整一下電場，偏轉的石墨烯層就變成了 ________；

(3)去醫院做核磁共振需要摘除所有金屬物件的原因是______。

Answer 1

【答案】超導 絕緣體 超導體 影響檢測結果、損傷人體和損壞設備等

【解析】

(1)[1]當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度，就會產生神奇的超導效應。

(2)[2]置于一個小型電場，溫度降至絕對零度以上1.7°C時，石墨烯會成為絕緣體。

[3]稍微調整一下電場，偏轉的石墨烯變成了超導體。

(3)[4]核磁共振是應用超導磁體，若帶著金屬物體進入檢測室，金屬物體會對磁場有影響，造成檢測結果偏差，另外金屬物體可能被磁場吸走，從而損傷人體和損壞設備。