研究成果与荣誉 - 中国科学院物理研究所张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果入选《物理世界》“2025年度十大科学突破”榜单 是该年度唯一入选的中国成果 [3] - 该成果通过独创的“原子制造的范德华挤压技术”成功制备出铋、锡、铅、铟、镓5种二维金属 填补了二维材料领域的长期空白 [3][4] - 入选的“年度十大突破”需满足科学意义重大、推动知识边界、理论与实验紧密结合、引发全球广泛关注四大核心标准 标志着中国在二维材料原子制造领域占据国际领先地位 [6] 技术突破与细节 - 团队利用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 [4] - 制备的二维金属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 具体如铋6.3Å、锡5.8Å、铅7.5Å、铟8.4Å、镓9.2Å [4] - 该技术能以原子精度控制二维金属厚度 制备的材料具有超过1年无性能退化的环境稳定性 并拥有非成键界面 [4] 材料性能与优势 - 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 并展现出独特的P型电场效应 其电阻可通过栅压调控35% [4] - 该技术为研究新奇层赝自旋特性提供了全新平台 [4] 行业意义与应用前景 - 自2004年石墨烯被发现以来 全球已制备出数百种二维材料 理论预测近2000种 但此前均局限于层状体系 占元素周期表约80%的金属因非层状结构等特性 其二维形态长期被认为是“不可能完成的任务” [3] - 该突破不仅填补了二维材料家族的关键拼图 更开辟了全新研究领域 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 [6] - 二维金属可为低功耗晶体管、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种仅是开始 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 [6]

核心观点 - 中国科学院物理研究所张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果入选《物理世界》“2025年度十大科学突破”榜单 这是本年度唯一入选的中国成果 也是该榜单设立以来中国主导研究第7次获此殊荣 标志着中国在二维材料原子制造领域已占据国际领先地位 [2] 技术突破与成果 - 团队独创“原子制造的范德华挤压技术” 利用自主研发的原子级平整单层二硫化钼作为“范德华压砧” 成功制备出铋、锡、铅、铟、镓五种二维金属 [2] - 制备的二维金属厚度仅为埃米级（1埃米=0.1纳米） 其中锡的厚度仅5.8埃米 创下二维金属制备的极限纪录 [2] - 该技术可实现原子精度控制二维金属厚度 为研究新奇层赝自旋特性提供了全新平台 [4] 性能优势与应用潜力 - 制备的二维金属具有超1年无性能退化的环境稳定性 解决了传统二维材料易氧化、难保存的痛点 [4] - 电学测试显示 单层铋的室温电导率达9.0×10⁶S/m 较块体铋提升一个数量级以上 [4] - 单层铋展现出独特的P型电场效应 电阻可通过栅压调控35% 远超传统块体金属不足1%的调控范围 [4] - 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支撑 [4] - 随着技术进一步发展 未来在量子计算、新型电子设备、新能源等领域 有望催生出一系列颠覆性产品 为中国高端制造业转型升级提供核心竞争力 [5] 行业地位与意义 - 自2004年石墨烯被发现以来 全球科学家已制备出数百种二维材料 但均局限于层状体系 二维金属的制备长期以来是材料科学领域的世界性难题 [2] - 该成果填补了二维材料家族的关键拼图 并开辟了全新研究领域 [4] - 从石墨烯研究的跟跑 到二维金属制备的领跑 中国在材料科学领域的创新能力持续提升 [5] - 在二维材料原子制造领域贴上的“中国标签” 正成为中国科技创新从量的积累迈向质的飞跃的生动注脚 [6]