人民網(wǎng)北京12月17日電 （記者趙竹青）近日，英國(guó)物理學(xué)會(huì)主辦的《物理世界》公布“2025年度十大科學(xué)突破”榜單，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心張廣宇團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)的“首例二維金屬制備”成果成功入選。

這是該榜單自2009年設(shè)立以來(lái)，我國(guó)主導(dǎo)研究第7次獲此殊榮，也是本年度唯一入選的中國(guó)成果，與小行星生命起源線索、分子超流現(xiàn)象等國(guó)際重大突破共同躋身前列。

自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)并開(kāi)啟二維新紀(jì)元以來(lái)，全球科學(xué)家已制備出數(shù)百種二維材料，理論預(yù)測(cè)更是接近2000種，但這些材料均局限于層狀體系——類(lèi)似“千層餅”的結(jié)構(gòu)通過(guò)弱范德華力結(jié)合，可通過(guò)機(jī)械剝離等方式獲得單層。而占元素周期表約80%的金屬，因具有非層狀結(jié)構(gòu)、強(qiáng)金屬鍵及高對(duì)稱(chēng)性，如同“壓縮餅干”般難以拆分，原子級(jí)薄的二維金屬長(zhǎng)期被學(xué)界認(rèn)為是“不可能完成的任務(wù)”，成為二維材料領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的重大空白。?

為攻克這一難題，張廣宇團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年攻關(guān)，獨(dú)創(chuàng)“原子制造的范德華擠壓技術(shù)”，利用團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的原子級(jí)平整單層二硫化鉬作為“范德華壓砧”，實(shí)現(xiàn)了埃米級(jí)極限厚度下二維金屬的普適制備，成功獲得鉍（6.3?）、錫（5.8?）、鉛（7.5?）、銦（8.4?）和鎵（9.2?）五種二維金屬。這些材料的厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬(wàn)分之一、A4紙厚度的百萬(wàn)分之一。?

這項(xiàng)技術(shù)突破帶來(lái)了多重核心優(yōu)勢(shì)：制備的二維金屬具有超1年無(wú)性能退化的環(huán)境穩(wěn)定性，且擁有非成鍵界面，為探索材料本征特性奠定基礎(chǔ)；電學(xué)測(cè)試顯示，單層鉍的室溫電導(dǎo)率達(dá)9.0×10?S/m，較塊體鉍提升一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，還展現(xiàn)出獨(dú)特的P型電場(chǎng)效應(yīng)，電阻可通過(guò)柵壓調(diào)控35%（超塊體金屬<1%）；技術(shù)更能以原子精度控制二維金屬厚度（單層、雙層或三層），為研究新奇層贗自旋特性提供了全新平臺(tái)。?

“這一突破不僅填補(bǔ)了二維材料家族的關(guān)鍵拼圖，更開(kāi)辟了全新研究領(lǐng)域?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡叨帕_軍特聘研究員指出，二維金屬有望衍生出高溫量子霍爾效應(yīng)、二維超導(dǎo)等宏觀量子現(xiàn)象，為低功耗晶體管、高頻器件、超靈敏探測(cè)等技術(shù)革新提供核心材料。元素周期表有88種金屬元素，目前實(shí)現(xiàn)的5種僅僅只是“冰山一角”，加上二元及多元合金，未來(lái)尚有上萬(wàn)種二維金屬材料待探索，為該領(lǐng)域留下廣闊空間。?

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突破認(rèn)知！我國(guó)科學(xué)家造出“二維金屬”