最近我国科学院物理研讨所的科研团队，成功完成了厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属， 这是国际上初次完成大面积二维金属资料的制备，能够说创始了二维金属研讨的新范畴。3月13日，相关研讨成果以《埃米厚度极限二维金属的完成》为题宣布在了国际学术期刊《天然》上。

  在日常日子中，人们见到的资料都是三维的，也便是具有必定长度、宽度、高度，但假如把其间一个维度抹平，那便是二维资料。例如一页纸，看上去只要长和宽，厚度常常被我们忽略不计。而在资料科学范畴，二维资料便是厚度仅为单个原子或许少量几个原子的资料，一般厚度仅仅是一张A4纸的百万分之一。

  你或许会说？那其实也仍是有厚度的，不是真的二维啊。的确，这个所谓的二维资料啊，更多是物理性质上的二维，更进一步来说是指电子仅可在两个维度的非纳米标准上自在运动的资料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱。除了二维还可有一维资料和零维资料。

  一维资料是指电子仅在一个非纳米标准方向上也便是沿直线自在运动，有代表性的如碳纳米管。零维资料是指电子无法自在运动的资料，如量子点、纳米颗粒与粉末。

  也便是说我们认为的没有错啊，三维的国际中不会直接存在朴实的二维物体，再小再细也是三维的。所谓的0维到3维资料，它是电子行为被约束的标准而非时空标准，并非科幻著作中的二向箔。

  在曩昔的近一个世纪的时间里，学界曾共同认为二维资料是不或许安稳存在的，直至2004年曼彻斯特大学（University of Manchester）Geim 小组成功别离出单原子层的石墨烯，才被提出来。后续又有一些其他的二维资料连续被别离出来，如：黑磷、锡烯、硅烯、氮化硼、二硫化钼、二硒化钨等。尔后，各式各样的新二维资料连续被发现，二维资料宗族敏捷扩展，现在试验可取得的二维资料就达数百种，通过理论猜测的更是挨近2000种。能够说二维资料极大推翻了人类对资料的原有认知，这一发现引领了凝聚态物理、资料科学等范畴的系列突破性开展，创始了基础研讨和技能创新的二维新纪元。

  MXenes（超薄碳化物或氮化物二维资料）、Xenes（单原子层单质二维资料）、Organicmaterials（有机二维资料）、TMD（过渡金属二硫族化物）以及Nitrides（氮化物）。

  二维资料因其载流子搬迁和热量分散都被约束在二维平面内，使得这样一种资料展现出许多独特的性质。其间石墨烯以其杰出的高载流子搬迁率、高强度、高透光率、优秀的导热才能等特色，无论是在理论研讨仍是使用范畴，都引起了全国际科研人员的极大爱好。但这些二维资料根本都限制在范德华层状资料系统内。层状资料就相似千层饼的结构，它的三维母体原子层通过弱的范德华力相连，人类能通过剥千层饼的方法，取下一层原子取得二维单层资料，用胶带撕出单层石墨烯便是典型代表。但事实上，层状资料也并不遍及，在资料数据库中，非层状资料占比逾越97.5%，例如日子中随处可见的金属。不同于层状资料，金属是高度对称的非范德华资料，就好像四面上下全围住焊接相同，各向同性且强的金属键，导致二维金属的制备颇具挑战性。不过在曩昔几年中，科学家也不是不能制作这种单层原子厚度的金属，仅仅标准小面积不行大，并且十分地不安稳。也便是说光厚度薄是不行的。厚度能够到一个原子，而面积仅几十个原子，或许很快就被损坏掉了，那么这个二维物理性质是不行显着的。而这次科研团队是初次完成了“大面积”二维金属资料的制备，一起初次完成了环境安稳的二维金属资料。

  我国科学院物理研讨所的科研人员研发了一种原子级制作的范德华揉捏技能。先制备一个到达原子级平坦度的压砧，用两个直径为厘米级的蓝宝石为砧板，每个砧板上面都覆盖着一层高质量单层二硫化钼（MoS2），它供给了什么呢？便是原子级平坦的外表，来保证这个金属厚度上的均匀。这便是科学家们打造的原子级铁钳。再用它揉捏熔化的金属液滴，全程需求坚持温度均匀，一起准确操控压力梯度，逐步去压这个金属液滴，让金属原子慢慢地铺展成完美的单层，之后缓慢冷却成型，一片厚度仅为头发丝直径20万分之一的大标准二维金属便诞生了，到达了单原子层厚也便是埃级。这在某种程度上预示着假如我们把一块边长3米的立方体金属块压成单原子层厚，还能够铺满整个北京市的地上。

  这项技能的要害之处在于，选用的压砧要到达原子级平坦、外表无悬挂键的资料。这种揉捏法完成了原子极限厚度下各种二维金属的普适制备，包含对铋、锡、铅，铟和镓等金属的二维制备。也为二维金属合金、非晶和其他二维非层状资料拓荒了有用的原子级制作计划。

  通过这个揉捏法，诞生的是一种好像三明治相同的资料，是三层的，二维金属被夹在中心，上下两层是二硫化钼，这种封装维护它不暴露在外部环境中，就像是给二维金属穿上了生计盔甲，后边的试验成果也标明通过二硫化钼MoS2封装的二维金属很安稳，在逾越1年的试验测验中没有功能退化。

  这就好比为金属重塑了金身，被困在层状资猜中的千层饼游戏局势被打破了。二维金属的制备逾越了当时二维层状资料系统，等于是为二维资料宗族扩展了一大块拼图。

  以单层铋金属为例，它比块体铋的室温电导率高一个数量级以上，展现出巨大的非线性的霍尔电导率，预示着它能够在光电子器材中运用，为低功耗全金属晶体管和高频器材供给了新思路。

  它这个原子极限厚度，使得这个金属的晶体管成为或许。能够为超微型低功耗晶体管、高频器材、透显着示、超活络勘探、以及极致高效催化等很多范畴带来技能革新。这个二硫化钼的封装能够让这些资料在实践的使用中愈加有用安稳。在二维资料范畴，石墨烯诞生于英国，那么二维金属将贴上我国标签。或许说我国科学家在二维金属范畴的奉献，其革命性可与石墨烯比较。

  最终，引证央广网采访参加该项作业首要人员的一段话，三维金属的使用和锻炼技能引领了人类文明的铜器、青铜和铁器时代，而原子极限厚度的二维金属，有望推进人类下一阶段文明的开展。（这段可改动一种表述方法）