中国首例二维金属入选《物理世界》“2025年十大突破”

本文转自：人民网

人民网北京12月17日电 （记者赵竹青）近日，英国物理学会主办的《物理世界》公布“2025年度十大科学突破”榜单，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果成功入选。

这是该榜单自2009年设立以来，我国主导研究第7次获此殊荣，也是本年度唯一入选的中国成果，与小行星生命起源线索、分子超流现象等国际重大突破共同跻身前列。

自2004年石墨烯被发现并开启二维新纪元以来，全球科学家已制备出数百种二维材料，理论预测更是接近2000种，但这些材料均局限于层状体系——类似“千层饼”的结构通过弱范德华力结合，可通过机械剥离等方式获得单层。而占元素周期表约80%的金属，因具有非层状结构、强金属键及高对称性，如同“压缩饼干”般难以拆分，原子级薄的二维金属长期被学界认为是“不可能完成的任务”，成为二维材料领域长期存在的重大空白。​

为攻克这一难题，张广宇团队历时多年攻关，独创“原子制造的范德华挤压技术”，利用团队自主研发的原子级平整单层二硫化钼作为“范德华压砧”，实现了埃米级极限厚度下二维金属的普适制备，成功获得铋（6.3Å）、锡（5.8Å）、铅（7.5Å）、铟（8.4Å）和镓（9.2Å）五种二维金属。这些材料的厚度仅为头发丝直径的二十万分之一、A4纸厚度的百万分之一。​

这项技术突破带来了多重核心优势：制备的二维金属具有超1年无性能退化的环境稳定性，且拥有非成键界面，为探索材料本征特性奠定基础；电学测试显示，单层铋的室温电导率达9.0×10⁶S/m，较块体铋提升一个数量级以上，还展现出独特的P型电场效应，电阻可通过栅压调控35%（超块体金属<1%）；技术更能以原子精度控制二维金属厚度（单层、双层或三层），为研究新奇层赝自旋特性提供了全新平台。​

“这一突破不仅填补了二维材料家族的关键拼图，更开辟了全新研究领域。”论文共同通讯作者杜罗军特聘研究员指出，二维金属有望衍生出高温量子霍尔效应、二维超导等宏观量子现象，为低功耗晶体管、高频器件、超灵敏探测等技术革新提供核心材料。元素周期表有88种金属元素，目前实现的5种仅仅只是“冰山一角”，加上二元及多元合金，未来尚有上万种二维金属材料待探索，为该领域留下广阔空间。​

突破认知！我国科学家造出“二维金属”