我國在國際上首次制備出大面積二維金屬材料

科學(xué)導(dǎo)報訊 在我國神話里，哪吒用蓮藕“重塑肉身”的故事家喻戶曉。有趣的是，中國科學(xué)院物理研究所的科研團隊最近也完成了一項類似的“造物”壯舉。他們成功為金屬“重塑金身”，在國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料制備，創(chuàng)造出單原子層超薄金屬，其厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一，有望開創(chuàng)二維金屬研究新領(lǐng)域。相關(guān)研究成果3月13日在線發(fā)表于《自然》雜志。

2004年單層石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，二維材料極大地顛覆了人類對材料的原有認知，并引領(lǐng)了凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域的系列突破性進展，開創(chuàng)了基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新的二維新紀元。

現(xiàn)有的二維材料都像千層餅，其三維母體材料原本是由層層疊加的結(jié)構(gòu)組成，科學(xué)家只要像撕便箋紙一樣就能剝離出完美單層。但現(xiàn)實中有超過97.5%的材料，比如金屬，都是“壓縮餅干”結(jié)構(gòu)——每個原子都像被強力膠水360度緊密粘在一起，想從中撕出完整單層比登天還難。

為從“壓縮餅干”里剝出完美單層，中國科學(xué)院物理研究所張廣宇研究員帶領(lǐng)團隊，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單層二硫化鉬作為范德華壓砧擠壓，成功實現(xiàn)原子極限厚度下各種二維金屬的普適制備。“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。想象一下，把3米見方的金屬塊壓成這種二維金屬，其面積能鋪滿整個北京。”張廣宇形象地說。

對此，國際審稿人一致給予了高度評價，稱該工作“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)域的一個重大進展”。

“這種超薄二維金屬有望在超微型低功耗晶體管、高頻器件、極致高效催化等眾多領(lǐng)域帶來技術(shù)革新。”張廣宇說。