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中新网北京12月17日电 (记者 孙自法)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，入选英国物理学会主办的《物理世界》近日正式公布的“2025年度十大科学突破”榜单，这一通过独创技术成功获得5种二维金属、填补材料科学空白的重要研究，也是本年度唯一入选该榜单的中国成果。
《物理世界》公布“2025年度十大科学突破”。中国科学院物理研究所 供图 中国科学院物理研究所12月17日向媒体通报说，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)、镓(9.2Å)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。
资料图：范德华挤压技术普适制备埃米极限厚度二维金属的示意图。中国科学院物理研究所 供图 这项技术突破带来多重核心优势：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%；该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。
“首例二维金属制备”成果论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所杜罗军特聘研究员指出，这一突破不仅填补二维材料家族的关键拼图，更开辟全新研究领域。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，留下广阔发展空间。
据悉，《物理世界》“年度十大突破”以学术权威性著称，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。此次中国团队成果凭借对材料科学的颠覆性贡献、独创技术的普适价值及广阔应用前景入选，标志着二维材料原子制造领域已贴上“中国标签”，占据国际领先地位。(完)
【编辑:于晓艳】
来源:国资小新
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