我国在三维世界造出二维金属！厚度为头发丝二十万分之一

在我国神话传说中，“重塑金身”的故事流传已久，像哪吒以莲藕重塑肉身，关键就在于材料的选择。无独有偶，科学家们也在执着探索一个极为相似的课题，给材料“重塑金身”，引领材料创新产业革命。

近期，中国科学院物理研究所的科研团队，成功为金属“重塑金身”，实现了厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属，有望开创二维金属研究新领域。相关研究成果以“Realization of 2D metals at the ångström thickness limit”（埃米厚度极限二维金属的实现）为题发表在国际学术期刊《自然》。

不同于层状材料（类似千层饼结构，很容易剥出完美一层），金属由于每个原子在任意方向均和周围原子有强的金属键相互作用（类似压缩饼干），要想将其重塑为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，是极具挑战性的。

面对如何获得二维金属的挑战，最近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，通过将金属熔化并利用团队前期制备的高质量单层MoS2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 (Bi, 6.3 Å)、锡 (Sn, 5.8 Å)、铅 (Pb, 7.5 Å)、铟 (In, 8.4 Å) 和镓 (Ga, 9.2 Å)。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。

国际审稿人一致给予高度评价，认为该工作：“开创了二维金属这一重要研究领域” ；“代表二维材料研究领域的一个重大进展”。

图1。范德华挤压技术普适制备埃米极限厚度二维金属

Q&A

问：是不是国际上首次实验获得二维金属材料？

答：这是首次实现大面积二维金属材料的制备。以前小尺寸的薄层金属，是非常不稳定的，这是首次实现了环境稳定的二维材料，一年没有任何性能退化。

问：二维材料有哪些分类？

答：二维材料可分为二维层状材料和二维非层状材料，以前的研究虽然发现了很多二维材料，但是基本局限在二维层状材料，而金属是非层状材料，这次原子极限厚度下二维金属的实现超越当前二维层状材料体系，补充了二维材料家族的一大块拼图。

问：二维金属除了能够继续研究探索、制造各种器件，还可能有什么更贴近于生活的应用？

答：二维金属应该可以用于超微型低功耗晶体管、高频器件、透明显示（柔性显示）、超灵敏探测、极致高效催化等应用。

来源：人民日报