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中國科學院物理研究所科研團隊近期成功研制出厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一的單原子層金屬，這是國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料的制備，開創(chuàng)了二維金屬研究新領域。這種材料未來可以為超微型低功耗晶體管、透明顯示等領域帶來技術革新。該科研成果于北京時間3月13日在國際學術期刊《自然》發(fā)表。

在我們日常生活中，人們見到的材料都是三維的，也就是具有一定長度、寬度、高度，但如果把其中一個維度抹平，那就是二維材料。例如一本書就具有長寬高，而二維材料就像是從這本書上單獨撕下來的一頁紙，看上去只有長和寬，厚度在我們肉眼看來幾乎為零。在科學界，真實的二維材料就是厚度為單個原子或者少數(shù)幾個原子的材料，一般厚度僅僅是一張A4紙的百萬分之一。

如何把金屬材料也能做得這么薄呢？這在科學界極具挑戰(zhàn)性。中國科學院物理研究所張廣宇研究員帶領團隊發(fā)展了原子級制造的范德華擠壓技術。這種技術采用的壓砧是原子級平整、表面無懸掛鍵的材料。科研團隊通過將金屬熔化并利用團隊前期制備的高質量單層二硫化鉬范德華壓砧擠壓，實現(xiàn)了原子極限厚度下鉍、錫、鉛等二維金屬的普適制備。二維金屬的實現(xiàn)超越了當前二維范德華層狀材料體系，補充了二維材料家族的一大塊拼圖。

范德華擠壓技術制備二維金屬的過程示意圖

在制備二維金屬的演示實驗中，科研人員首先將一塊金屬幣在280℃的高溫下融化，之后采用團隊首創(chuàng)的范德華積壓技術給金屬施壓，經過數(shù)小時后就得到了二維金屬。這整個過程都是在布勞恩手套箱中完成。

據(jù)了解，通過范德華擠壓技術制備的二維金屬上下均被單層二硫化鉬所封裝，具有非常好的環(huán)境穩(wěn)定性。這項研究成果有望開創(chuàng)二維金屬研究的新領域，為超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏傳感探測、極致高效催化等眾多領域帶來技術革新。