二维金属的定义与特性 - 二维金属是将三维金属结构压缩至厚度仅为单原子层或几个原子层的材料，其原子排列和电子运动方式发生根本变化，从而衍生出块体金属不具备的特性 [4] - 二维金属具有极高的导电性和导热性，其原子排列高度有序且杂质极少，电子传输几乎畅通无阻，电阻率能降至传统金属的几分之一甚至更低 [5] - 二维金属具备优异的柔性，可以像金属薄膜一样随意卷曲，即使弯曲成极小角度也不会损坏，这使其与柔性电子设备高度契合 [5] - 二维金属的比表面积（单位质量的总表面积）极高，是块体金属的数千倍甚至上万倍，这使其成为催化剂的理想选择 [6] 二维金属的潜在应用领域 - 在电子领域，二维金属可能成为下一代芯片的关键材料，其超高导电性有助于解决芯片制程缩小带来的电阻和发热问题，为制造更强大的处理器和AI芯片提供可能 [7] - 在能源领域，二维金属有望应用于燃料电池，其高比表面积和可调控性可替代部分铂等贵金属催化剂，从而大幅降低燃料电池成本 [7] - 在锂电池中，使用二维金属作为电极材料可能缩短离子传输路径，从而提升充电速度 [8] - 在医疗健康领域，二维金属可用于制造高灵敏度、柔性的生物传感器，例如可贴在皮肤上的“电子皮肤”，以实时监测血糖、血压等健康指标 [8] - 在组织工程中，二维金属支架可能为细胞生长提供更适宜的环境，加速受损组织的修复 [8] 二维金属的研发与未来展望 - 二维金属的制备成功是材料学、物理学、化学领域多年研究的成果，涉及从理论预测到实验合成，以及克服金属原子团聚、实现大面积高质量薄膜等一系列挑战 [9] - 未来，二维金属技术可能催生轻薄如纸却性能强大的电子设备、氢能动力汽车、快速充电手机以及嵌入传感器的智能衣物等产品 [9]

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]