在我國神話傳說中，“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。無獨(dú)有偶，科學(xué)家們也在執(zhí)著探索一個極為相似的課題，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 ?ngstr?m thickness limit”（埃米厚度極限二維金屬的實(shí)現(xiàn)）為題發(fā)表在國際學(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囊粚觼硪粯樱菢O具挑戰(zhàn)性的。

面對如何獲得二維金屬的挑戰(zhàn)，最近中國科學(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紙的百萬分之一，是一根頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。如果把一塊邊長3米的金屬塊壓成單原子層厚，將可以鋪滿整個北京市的地面。

國際審稿人一致給予高度評價，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、極致高效催化等應(yīng)用。