?

中国科学院物理研究所研究员张广宇团队发展了原子级制造的范德华挤压技术，制备出原子极限厚度的科学各种二维金属，完成二维家族的家开金属WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91shop%20cranes“一大块拼图”。相关研究成果于3月13日发表在《自然》杂志。研究域新

审稿人一致评价：“开创了二维金属这一重要研究领域”，新领学网“代表二维材料研究领域的闻科一个重大进展”。

从“压缩饼干”中剥出“千层饼”

二维材料的研究域新概念伴随着2004年单层石墨烯的发现而被提出，它的新领学网诸多新奇特性极大颠覆了人类对材料的认知，引领了凝聚态物理、闻科材料科学等领域的中国突破性进展，拓展了基础研究和技术创新。科学在过去20年里，家开金属WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91shop%20cranes二维材料家族迅速扩大，目前实验可获得的二维材料达数百种，理论预测更达近2000种。然而，由占据元素周期表大半江山的金属构成的二维材料在家族中却一直缺席。

原子极限厚度下二维金属有着广阔的应用前景，将会带来超微型低功耗晶体管、高频器件、柔性透明显示、超灵敏探测、极致高效催化等众多领域的技术革新。

“石墨烯是由单层碳原子的结构组成的。理论上，把金属做成单原子层厚度时，就成了二维金属?！?#24352;广宇告诉《中国科学报》，尽管过去实验中观察到了一些非常薄的材料，但由于尺寸太小且和衬底有强的化学键相互作用，并非真正的二维金属。

大约在2016年，张广宇有了研究二维金属的想法，但当时国际上还没有成功的经验。摆在科学家面前有两大难题：制备方法和材料样品。

已有二维材料是层状结构，就像千层饼一样可以一张张“撕开”，从而通过剥离等方式来获得二维单层。而金属就像是一块儿紧实的“压缩饼干”，每个原子在任意方向均和周围原子存在强金属键相互作用，无法自然分层。

“要想获得原子极限厚度的二维金属，就好比从压缩饼干中剥出像千层饼那样完整的一层来一样，极具挑战性。”张广宇说。

20年积累终获突破

锻钢、打金箔等工业生产工艺给研究团队带来了灵感。有“中华一绝”之称南京金箔锻制技艺，通过数万次捶打将金块变成薄如蝉翼100纳米薄金箔。但这离达到单原子层厚度极限（小于1纳米）还有很大鸿沟。要达到原子极限的薄，关键在于样品的衬底需有着原子级平整的表面，还要在施压中克服材料各方向的力。

过去20年，张广宇团队始终专注二维材料的制备和物性研究，2018年以来，团队在蓝宝石衬底上外延制备高质量连续单层二硫化钼晶圆领域取得了一系列重要进展，且在2024年突破单层二硫化钼单晶晶圆和8英寸晶圆外延技术。二硫化钼正是原子级光滑平整的二维半导体，可为二维金属的制备提供理想的范德华压砧。

为什么一定要“平整”？张广宇解释道，就像压面团，假如按压的模具上全是刺，面团压出来也一定不平，无法达到“超薄”，而衬底就相当于模具。

由于该实验过去鲜少有团队做过，而工厂设备价格昂贵，张广宇团队决定自己改造实验设备，用几万元就达到了百万级设备的效果。最终经过长时间摸索，团队得到了包括铋、锡、铅、铟、镓等单原子层金属，这些二维金属的厚度仅仅是一张A4纸的百万分之一，是一根头发丝直径的二十万分之一。

该范德华挤压技术为二维金属合金、非晶和其他二维非层状材料也开辟了有效原子级制造方案，为各种新兴的量子、电子和光子器件应用提供了新的技术手段。

贴上“中国标签”

研究团队通过超1年的材料特性测试，发现这些二维金属具有非常好的环境稳定性，将有利于器件制备以探测二维金属的本征特性。此外，单层铋的室温电导率可达~9.0×10⁶S/m，比块体铋高一个数量级以上，电阻可被栅压调控达35%，为低功耗全金属晶体管和高频器件提供了新思路。

“原子极限厚度下二维金属的实现不仅超越当前二维层状材料体系，还有望演生出各种宏观量子现象，促进理论、实验和技术的进步。如二维金属不仅为理论提供了一个理想的量子受限模型体系，也是实验探索量子霍尔效应、二维超流或超导、拓扑相变等的绝佳载体?！?#35770;文共同通讯作者、中国科学院物理研究所特聘研究员杜罗军说。

“在我跟张老师读博士时，这一构思就有了，当时觉得不太能实现，因为金属原子间作用力很强，不像层状材料容易剥离。”杜罗军坦承，该研究先后历经多位学生毕业，而论文的第一作者、博士生赵交交更是历经7年完成该工作——也是他博士期间唯一的一项工作?！?#24352;老师一直告诉我们要做别人很难实现的研究，努力开创新领域、探索新材料，多‘啃硬骨头’?！?/p>

“在二维材料领域，石墨烯是英国人做出来的，其它也基本被欧美占据。之前没有人做过二维金属，中国科学家做出来了，未来二维金属领域就会贴上中国标签。”张广宇说。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08711-x

• 搜索

• 分類導航

  • 综合( 1)
  • 焦点( 2)
  • 探索( 3)

• 最新文章

  • 怀孕后可以过性生活吗
  • 金寨县大湾村获2020年中国美丽休闲乡村称号
  • 湖记：雷迪克是主帅候选人中最受欢迎的，目前稍微处于领先位置
  • 本赛季英超零封场次榜：阿森纳18场居首，埃弗顿、曼城二三位
  • 2025“幼升小”“小升初”招生入学有哪些利好？解读来了
  • 全面致敬国潮风，稳定便捷且实用！优篮子三脚架亮相“佳次元”路展
  • 瓜帅：面对单刀的情况下，奥尔特加是我见过的最好的门将之一
  • 以创新让黄梅戏展现新活力
  • 北京今年将迎来29.4万应届高校毕业生
  • 又一台手机宣传系统纯净无广告，这一次能够坚持多久？

• 熱門文章

  • 2上海又多了一种车牌！首批无人驾驶车牌已发放，牌照淡蓝色加白色
  • 4湖记：雷迪克是主帅候选人中最受欢迎的，目前稍微处于领先位置
  • 6邮报：塞斯科解约金取决于表现，赛季末可能达6500万镑
  • 8第五届“文化中国”微视频安徽征集活动正式启动
  • 10线上云游线下品虾，让你爱上“长丰红”
  • 12瓜帅赞格瓦迪奥尔：我们签下了世界最佳边锋 他防守方面还要提高

• 隨機文章

  • 寒假将至，全国妇联等16部门部署儿童关爱服务活动
  • 球员是否完全支持滕哈赫？鲁尼：伤病人员中有些100%可以上场
  • 如愿以偿？巴萨计划今夏签路易斯
  • 没你不行！芬奇：希望康利能够出战第六场的比赛
  • 月子中心坐月子有什么好处,如何选择合适的月子中心
  • 德泽尔比：去年夏天想签帕尔默，他在曼城时无法展现自己
  • 解除iPhone空间不足忧虑，致态灵移动固态硬盘
  • 余承东说漏嘴：Mate 70系列将于11月26日与尊界一起发布

• 友情鏈接

  品传统文化 享“指尖”春节品传统文化 享“指尖”春节CBA第二阶段：新疆伊力王酒胜苏州肯帝亚小马转投尤文记者：尤文在密切关注丹尼尔马尔蒂尼闽南非遗音乐舞蹈互动表演闹元宵国企项目经理利用招标采购受贿2794万元获刑15年【网络中国节·春节】张灯结彩闹元宵多彩活动庆新春西藏全区文物景点向区内干部群众实行免费参观 包括布达拉宫CBA第二阶段：新疆伊力王酒胜苏州肯帝亚湖北宜昌举行“迎新”长跑活动 见证城市发展让德文化润心田 安全平安在身边屯溪区春节旅游稳步提升女排联赛：江苏胜上海第八届全国大众冰雪季活动启动 数千人冰城尽享冰情雪趣大通回族土族自治县政协来枞考察“三新”党建工作拍摄微电影 传授安全常识国企项目经理利用招标采购受贿2794万元获刑15年推动数字技术与实体经济深度融合 泉州数字经济规模今年力争6000亿元政论专题片《法治中国》公正司法观后感：唯奉法者强“世遗创福”全域联动晋江分会场活动举行兴泉铁路泉州段预计5月试通车 四大站房展露新颜【网络中国节·春节】张灯结彩闹元宵多彩活动庆新春泉州供电部门：加大覆冰清障力度 确保供电安全浙江高校学子迎亚运主题跨年活动在杭举行斯通斯：我是帕尔默的超级粉丝担任英格兰队长是梦寐以求的闽南非遗音乐舞蹈互动表演闹元宵法尔克：拜仁不再领跑若纳坦塔的竞争战，皇马已经接触球员CBA第二阶段：北京首钢不敌浙江广厦控股泉州部署寒潮大风防御工作：强化应急处置 做好灾害救助蒙城：曲艺之乡上演连台好戏泉州市港澳台侨商及异地商会招商工作全面启动让德文化润心田 安全平安在身边政论专题片《法治中国》公正司法观后感：唯奉法者强小马转投尤文记者：尤文在密切关注丹尼尔马尔蒂尼“世遗创福”全域联动晋江分会场活动举行谷爱凌再夺国际雪联自由式滑雪世界杯分站赛冠军【网络中国节·春节】张灯结彩闹元宵多彩活动庆新春政论专题片《法治中国》公正司法观后感：唯奉法者强R.I.P.前谢菲联后卫鲍多克在希腊家中的游泳池死亡，年仅31岁全市中小学幼儿园集中开展入校核酸检测