看天下

　　在我國(guó)神話傳說(shuō)中，“重塑金身”的故事流傳已久，像哪吒以蓮藕重塑肉身，關(guān)鍵就在于材料的選擇。無(wú)獨(dú)有偶，科學(xué)家們也在執(zhí)著探索一個(gè)極為相似的課題，給材料“重塑金身”，引領(lǐng)材料創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)革命。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)，成功為金屬“重塑金身”，實(shí)現(xiàn)了厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬(wàn)分之一的單原子層金屬，有望開創(chuàng)二維金屬研究新領(lǐng)域。相關(guān)研究成果以“Realization of 2D metals at the ångström thickness limit”（埃米厚度極限二維金屬的實(shí)現(xiàn)）為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

　　不同于層狀材料（類似千層餅結(jié)構(gòu)，很容易剝出完美一層），金屬由于每個(gè)原子在任意方向均和周圍原子有強(qiáng)的金屬鍵相互作用（類似壓縮餅干），要想將其重塑為原子極限厚度的二維金屬，就好比從壓縮餅干中剝出像千層餅?zāi)菢油暾囊粚觼?lái)一樣，是極具挑戰(zhàn)性的。

　　面對(duì)如何獲得二維金屬的挑戰(zhàn)，最近中國(guó)科學(xué)院物理研究所張廣宇研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)展了原子級(jí)制造的范德華擠壓技術(shù)，通過將金屬熔化并利用團(tuán)隊(duì)前期制備的高質(zhì)量單層MoS2范德華壓砧擠壓，實(shí)現(xiàn)了原子極限厚度下各種二維金屬的普適制備，包括鉍 (Bi, 6.3 ?)、錫 (Sn, 5.8 ?)、鉛 (Pb, 7.5 ?)、銦 (In, 8.4 ?) 和鎵 (Ga, 9.2 ?)。這些二維金屬的厚度僅僅是一張A4紙的百萬(wàn)分之一，是一根頭發(fā)絲直徑的二十萬(wàn)分之一。如果把一塊邊長(zhǎng)3米的金屬塊壓成單原子層厚，將可以鋪滿整個(gè)北京市的地面。

　　國(guó)際審稿人一致給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為該工作：“開創(chuàng)了二維金屬這一重要研究領(lǐng)域” ；“代表二維材料研究領(lǐng)域的一個(gè)重大進(jìn)展”。

　　圖1：范德華擠壓技術(shù)普適制備埃米極限厚度二維金屬

　　Q&A

　　問：是不是國(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)獲得二維金屬材料？

　　答：這是首次實(shí)現(xiàn)大面積二維金屬材料的制備。以前小尺寸的薄層金屬，是非常不穩(wěn)定的，這是首次實(shí)現(xiàn)了環(huán)境穩(wěn)定的二維材料，一年沒有任何性能退化。

　　問：二維材料有哪些分類？

　　答：二維材料可分為二維層狀材料和二維非層狀材料，以前的研究雖然發(fā)現(xiàn)了很多二維材料，但是基本局限在二維層狀材料，而金屬是非層狀材料，這次原子極限厚度下二維金屬的實(shí)現(xiàn)超越當(dāng)前二維層狀材料體系，補(bǔ)充了二維材料家族的一大塊拼圖。

　　問：二維金屬除了能夠繼續(xù)研究探索、制造各種器件，還可能有什么更貼近于生活的應(yīng)用？

　　答：二維金屬應(yīng)該可以用于超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示（柔性顯示）、超靈敏探測(cè)、極致高效催化等應(yīng)用。

原標(biāo)題：我國(guó)在三維世界造出二維金屬！厚度為頭發(fā)絲二十萬(wàn)分之一