《自然》：中国科学家成功制备原子级二维金属新材料

受古代锻造工艺启发，中国科学院物理研究所团队开发了一种创新方法，成功制备出大面积、仅原子厚度的金属片。该技术适用于低熔点金属，目前已用于制备铋（Bismuthene）、镓、铟、铅和锡的二维金属材料，相关成果于3月13日发表于《自然》期刊。

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微型金属锻造术：从宏观到纳米的跨越

传统二维材料（如石墨烯）多通过剥离层状晶体获得，但金属因原子间强金属键作用难以实现类似操作。研究团队负责人张广宇研究员受铜锻造工艺启发，历时七年研发出“范德华挤压技术”：将金属熔化后，置于覆盖单层二硫化钼（MoS₂）的蓝宝石压砧间挤压，形成“三明治”结构（MoS₂-金属-MoS₂）。该技术可精准控制金属层厚度（单层至三层），制备的金属片横向尺寸达100-200微米，远超此前纳米级碎片。

性能突破与潜在应用

导电性跃升：单层铋的室温电导率比块体铋高10倍以上，且电阻可通过电场调控达35%（块体金属通常小于1%），为低功耗晶体管和高频器件提供新思路。

稳定性革新：MoS₂封装使二维金属在空气中保持超1年性能稳定，突破以往真空环境限制。

量子现象探索：二维金属为研究量子霍尔效应、拓扑相变等提供了理想平台。

科学界评价与未来展望

加州大学欧文分校物理学家Javier Sanchez-Yamagishi将此成果比作石墨烯的诞生：“这仅是起点，更多研究者将加入对其特性的探索。”斯坦福大学电气工程师Eric Pop指出，尽管需解决高温稳定性等挑战，但“金属能在原子极限厚度存在已足够令人振奋”。

团队正研发可承受500℃以上的新装置，以拓展技术至铜等高熔点金属。张广宇表示，正如三维金属引领了青铜与铁器时代，二维金属有望推动超微型电子器件、透明柔性显示、高效催化等领域的革命。

相关论文：

Zhang, G. et al. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/d41586-025-00763-3

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