我国“首例二维金属制备”入选年度科学突破

“最薄之物”是什么？我们常用“薄如蝉翼”来形容一种材料轻薄到了极致。然而在微观世界，还有蝉翼的几万分之一那么薄的材料，这就是二维材料。

《物理世界》（英国物理学会主办）日前公布“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，可通过机械剥离等方式获得单层。而占元素周期表约80%的金属元素，则因具有非层状结构、强金属键及高对称性，如同“压缩饼干”般难以被拆分，这使得获得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”，并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，独创相关技术，利用团队自主研发的原子级平整单层二硫化钼压砧进行挤压，实现了埃米级（1埃米等于0.1纳米）极限厚度下二维金属的普适制备，成功获得铋（6.3埃米）、锡（5.8埃米）、铅（7.5埃米）、铟（8.4埃米）和镓（9.2埃米）5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。

通过该项技术突破所制备的二维金属具有良好的环境稳定性，在超1年的实验测试中无性能退化，为探索材料本征特性奠定了基础。“这一突破不仅填补了二维材料家族的关键空白，更开辟了全新研究领域。”论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所特聘研究员杜罗军指出，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。在他看来，目前实现的5种二维金属仅是“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。

《物理世界》“年度十大科学突破”的入选成果需满足“科学意义重大、推动知识边界、理论与实验紧密结合、引发全球物理学家广泛关注”四大核心标准。该成果凭借对材料科学的颠覆性贡献、独创技术的普遍价值及广阔应用前景成功跻身榜单，标志着我国在二维材料原子制造领域跻身国际领先地位。（记者 崔兴毅）

来源：光明日报