国际首次！我国在三维世界造出二维金属材料

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新的二维新纪元。

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(gèng)是(shì)近(jìn)2000种(zhǒng)。这(zhè)些(xiē)二(èr)维(wéi)材(cái)料(liào)局(jú)限(xiàn)在(zài)层(céng)状(zhuàng)材(cái)料(liào)体(tǐ)系(xì)，层(céng)状(zhuàng)材(cái)料(liào)类似千层饼结构，很容(róng)易(yì)剥(bō)出(chū)完(wán)美(měi)一(yī)层(céng)。纵(zòng)观(guān)整(zhěng)个(gè)材(cái)料(liào)数(shù)据(jù)库(kù)，层(céng)状(zhuàng)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(jiàn)的(de)金(jīn)属(shǔ)。不(bù)同(tóng)于(yú)层(céng)状(zhuàng)材(cái)料(liào)，金(jīn)属(shǔ)由(yóu)于(yú)每(měi)个(gè)原(yuán)子(zi)在(zài)任(rèn)意(yì)方(fāng)向(xiàng)均(jūn)和(hé)周(zhōu)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(wán)整(zhěng)的(de)一(yī)层(céng)来(lái)一(yī)样(yàng)，是(shì)极(jí)具(jù)挑(tiāo)战(zhàn)性(xìng)的(de)。

中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)物(wù)理(lǐ)研(yán)究(jiū)所(suǒ)张(zhāng)广(guǎng)宇(yǔ)研(yán)究(jiū)员(yuán)带(dài)领(lǐng)团(tuán)队(duì)发(fā)展(zhǎn)了(le)原(yuán)子(zi)级(jí)制(zhì)造(zào)的(de)范(fàn)德(dé)华(huá)挤(jǐ)压(yā)技(jì)术(shù)。这(zhè)种(zhǒng)技(jì)术(shù)采用(yòng)的(de)压(yā)砧(zhēn)是(shì)原(yuán)子(zi)级(jí)平(píng)整(zhěng)、表(biǎo)面(miàn)无(wú)悬(xuán)挂(guà)键的(de)材(cái)料(liào)。科(kē)研(yán)团(tuán)队(duì)通(tōng)过(guò)将(jiāng)金(jīn)属(shǔ)熔(róng)化(huà)并(bìng)利(lì)用(yòng)团(tuán)队(duì)前(qián)期(qī)制(zhì)备(bèi)的(de)高(gāo)质(zhì)量(liàng)单(dān)层(céng)二(èr)硫(liú)化(huà)钼(mù)范(fàn)德(dé)华(huá)压(yā)砧(zhēn)挤(jǐ)压(yā)，实(shí)现(xiàn)了(le)原(yuán)子(zi)极(jí)限(xiàn)厚(hòu)度(dù)下(xià)各(gè)种(zhǒng)二(èr)维(wéi)金(jīn)属(shǔ)的(de)普(pǔ)适(shì)制(zhì)备(bèi)，包(bāo)括(kuò)铋(bì)、锡(xī)、铅(qiān)、铟(yīn)和(hé)镓(jiā)。这(zhè)些(xiē)二(èr)维(wéi)金(jīn)属(shǔ)的(de)厚(hòu)度(dù)仅(jǐn)仅(jǐn)是(shì)一(yī)张(zhāng)A4纸(zhǐ)的(de)百(bǎi)万(wàn)分(fēn)之(zhī)一(yī)，是(shì)一(yī)根(gēn)头(tóu)发(fā)丝(sī)直(zhí)径的(de)二(èr)十(shí)万(wàn)分(fēn)之(zhī)一(yī)。如(rú)果(guǒ)把(bǎ)一(yī)块(kuài)边(biān)长(zhǎng)3米(mǐ)的(de)金(jīn)属(shǔ)块(kuài)压(yā)成(chéng)单(dān)原(yuán)子(zi)层(céng)厚(hòu)，将(jiāng)可(kě)以(yǐ)铺(pù)满(mǎn)整(zhěng)个(gè)北(běi)京(jīng)市(shì)的(de)地(de)面(miàn)。

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范(fàn)德(dé)华(huá)挤(jǐ)压(yā)技(jì)术(shù)为(wèi)二(èr)维(wéi)金(jīn)属(shǔ)、合(hé)金(jīn)和(hé)其(qí)他(tā)二(èr)维(wéi)非(fēi)范(fàn)德(dé)华(huá)材(cái)料开辟(pì)了(le)有(yǒu)效(xiào)原(yuán)子(zi)级(jí)制(zhì)造(zào)方(fāng)案(àn)，有(yǒu)望(wàng)为(wèi)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等