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我国开创二维金属研究新领域

近日，中国科学院物理研究所科研团队成功研制出厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属，这是国际上首次实现大面积二维金属材料的制备，开创了二维金属研究新领域。这种材料未来可以为超微型低功耗晶体管、透明显示等领域带来技术革新。该科研成果于北京时间3月13日在国际学术期刊《自然》发表。

图片来源：央视新闻

在近一个世纪的时间里，学界曾普遍认为二维材料是不存在的，自2004年单层石墨烯发现以来（该研究于2010年获得诺贝尔物理学奖），二维材料极大颠覆了人类对材料的原有认知，并引领了凝聚态物理、材料科学等领域的系列突破性进展，开创了基础研究和技术创(chuàng)新(xīn)的(de)二维新纪元。

在过去20年中，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，理论预测的更是近2000种。这些二维材料局限在层状材料体系，层状材料类似千层饼结构，很容易剥出完美一层。纵观整个材料数据库，层状材料的占比是非常小的，97.5%以上的是非层状材料，如生活中随处可见的金属。不同于层状材料，金属由于每个原子在任意方向均和周围(wéi)原(yuán)子(zi)有(yǒu)强(qiáng)的(de)金(jīn)属(shǔ)键相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)，类(lèi)似(shì)压(yā)缩(suō)饼(bǐng)干(gàn)，要(yào)想(xiǎng)将(jiāng)其(qí)重(zhòng)塑(sù)为(wèi)原(yuán)子(zi)极(jí)限(xiàn)厚(hòu)度(dù)的(de)二(èr)维(wéi)金(jīn)属(shǔ)，就(jiù)好(hǎo)比(bǐ)从(cóng)压(yā)缩(suō)饼(bǐng)干(gàn)中(zhōng)剥(bō)出(chū)像(xiàng)千(qiān)层(céng)饼(bǐng)那(nà)样(yàng)完整的一层来一样，是极具挑战性的。

中国科学院物理研究所张广宇研究员带领团队发展了原子级制造的范德华挤压技术。这种技术采用的压砧是原子级平整、表面无悬挂键的材料。科研团队通过将金属熔化并利用团队前期制备的高质量单层二硫化钼范德华压砧挤压，实现了原子极限厚度下各种二维金属的普适制备，包括铋、锡、铅、铟和镓。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。如果把一块边长3米的金属块压成单原子层厚，将可以铺满整个北京市的地面。

范德华挤压技术普适制备埃米极限厚度二维金属

图片来源：中国科学院物理研究所

范德华挤压技术为二维金属、合金和其他二维非范德华材料开辟了有效原子级制造方案，有望为各种新兴的量子、电子和光子器件勾勒出美好的愿景。

综合来源：新华社、央视新闻、中国科学院物理研究所(suǒ)等(děng)