厚度僅A4紙百萬分之一

    華成功為金屬“重塑金身”

    【中新社北京十三日電】在中國神話傳說和佛教故事中，哪吒“以蓮藕重塑肉身”、為佛像“重塑金身”等說法廣為流傳，其關鍵在於材料選擇。在現實世界，科學家們也執着於給材料“重塑金身”的探索研究，以期引領材料創新產業革命。

    創二維新紀元

    中國科學院物理研究所科研團隊最近在這一領域取得重要突破，他們成功為金屬“重塑金身”，實現厚度僅為一張普通A4紙百萬分之一的單原子層金屬，這項被譽為給金屬打上“中國標籤”、有望開創二維金屬研究新領域的重要成果論文，以“埃米厚度極限二維金屬的實現”（一埃米等於一百億分之一米）為題，北京時間十三日凌晨在國際知名學術期刊《自然》上線發表。

    論文共同通訊作者、中國科學院物理研究所研究員張廣宇介紹說，二維材料近一個世紀以來被普遍認為不存在，但自二○○四年單層石墨烯發現以來，二維材料極大顛覆人類對材料的原有認知，並引領凝聚態物理、材料科學等領域系列突破性進展，開創基礎研究和技術創新的二維新紀元。

    在過去二十年中，二維材料家族迅速擴大，目前實驗可獲得的二維材料達數百種，理論預測近二千種。

    科研團隊指出，二維材料可分為二維層狀材料和二維非層狀材料，以前的研究雖然發現很多二維材料，但基本局限在二維層狀材料，而金屬是非層狀材料，這次研究在原子極限厚度下二維金屬的實現超越當前二維層狀材料體系。

    本次研究是首次實現大面積二維金屬材料的製備，也是首次實現環境穩定的二維金屬，以前小尺寸的薄層金屬非常不穩定，這次製備二維金屬測試顯示一年沒有任何性能退化。

    在本項研究中，面對如何獲得二維金屬的挑戰，張廣宇帶領團隊發展了原子級製造的范德華擠壓技術，通過將金屬熔化並利用團隊前期製備的高質量單層二硫化鉬范德華壓砧擠壓，實現原子極限厚度下各種二維金屬的普適製備。

    這些二維金屬的厚度僅僅是一張A4紙的百萬分之一，也即一根頭髮絲直徑的二十萬分之一。“如果把一塊邊長三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。”張廣宇說。

    推動技術革新

    論文共同通訊作者、中國科學院物理研究所特聘研究員杜羅軍指出，此次原子極限厚度二維金屬的實現，不僅超越當前二維范德華層狀材料體系，補充了二維材料家族的一大塊拼圖，還有望衍生出各種宏觀量子現象，促進理論、實驗和技術的進步。

    張廣宇則認為，就像三維金屬引領了人類文明的銅器、青銅和鐵器時代，原子極限厚度的二維金屬有望推動下一階段人類文明的發展，帶來超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明／柔性顯示、超靈敏探測、極緻高效催化等眾多領域的技術革新與應用。

    此外，范德華擠壓技術為二維金屬合金、非晶和其他二維非層狀材料也開闢了有效原子級製造方案，為各種新興的量子、電子和光子器件應用勾勒出美好願景。