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北京時間2025年3月13日，中國科學院物理研究所宣布了一項重大科研成果：我國科研團隊成功研制出厚度僅為頭發絲直徑二十萬分之一的單原子層金屬。這一成果在國際上首次實現了大面積二維金屬材料的制備，為二維金屬研究領域開創了新篇章。相關研究成果已在國際學術期刊《自然》上發表。

這項研究由中國科學院物理研究所的張廣宇研究員帶領團隊完成。他們利用自主研發的原子級制造的范德華擠壓技術，成功制備出了厚度僅為頭發絲直徑二十萬分之一的單原子層金屬。這種材料的厚度接近于一個原子的直徑，遠遠小于傳統材料的尺寸，因此具有獨特的物理和化學性質。

范德華擠壓技術的核心在于使用高質量的單層二硫化鉬(MoS2)作為范德華壓砧，將熔化的金屬通過擠壓的方式形成二維金屬。這種技術不僅能夠制備出單層的二維金屬，還能以原子精度控制二維金屬的層數，實現雙層或三層等厚度的制備。經過MoS2封裝的二維金屬具有非常好的環境穩定性，在超過一年的實驗測試中未出現性能退化。

此次成功制備的二維金屬包括鉍、錫、鉛、銦、鎵等多種金屬。其中，單層鉍的電學性能尤為突出。實驗數據顯示，單層鉍的室溫電導率比塊體鉍高出一個數量級以上，并展現出明顯的P型電場效應。這一發現為低功耗全金屬晶體管和高頻器件的研制提供了新的思路。

二維材料自2004年單層石墨烯被發現以來，已成為凝聚態物理和材料科學等領域的研究熱點。二維材料具有獨特的物理和化學性質，在電子器件、能源轉換、生物醫學等領域具有廣泛的應用前景。然而，由于大多數金屬原子之間存在強烈的金屬鍵相互作用，制備二維金屬材料一直是一個巨大的挑戰。此次我國科研團隊的成功，不僅突破了這一技術瓶頸，還為二維金屬材料的研究和應用開辟了新的道路。

這項研究成果不僅在國際上引起了廣泛的關注，也得到了國際審稿人的一致好評。他們認為這一工作開創了二維金屬這一重要研究領域，并代表了二維材料研究領域的一個重大進展。中國科學院物理研究所特聘研究員杜羅軍表示，原子極限厚度二維金屬的實現，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。

未來，這種單原子層金屬有望在超微型低功耗晶體管、透明顯示、高頻器件、超靈敏傳感探測以及極致高效催化等領域帶來技術革新。這一成果不僅為我國在二維材料研究領域樹立了新的里程碑，也為全球材料科學的發展做出了重要貢獻。