中国团队首例二维金属制备成果入选物理世界2025年突破榜

（记者崔兴毅）本报于北京12月18日发出报道，“最薄之物”究竟是什么呢？我们常常会运用“薄如蝉翼”这样的表述，来描绘一种已经变得轻薄到了极致程度的材料。然而，在微观世界当中，还存在着如同蝉翼的几万分之一那般薄的材料，而这种材料被称作二维材料。

日前，由英国物理学会主办的《物理世界》公布了“2025年度十大科学突破”榜单。由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果成功入选。自2009年该榜单设立以来，我国主导研究第7次获此殊荣。这也是本年度唯一入选的中国成果，并与小行星生命起源线索、分子超流现象等国际重大突破共同跻身前列。

自2004年石墨烯被发现，进而开启二维新纪元以来，全球科学家已制备出数百种二维材料，理论预测甚至接近2000种，然而这些材料都局限于层状体系，也就是类似“千层饼”的结构，能够通过机械剥离等方式获取单层。而占元素周期表约80%的金属元素，因为有着非层状结构、强金属键和高对称性，就像“压缩饼干”那样难以被拆分，这样一来获得原子级薄的二维金属长期被学界认为是“不可能完成的任务”，并且成为二维材料领域长期存在的重大空白。

张广宇团队为攻克那道难题，历经多年开展攻关工作，独自创造出相关技术，借助团队自行研发的原子级平整单层二硫化钼压砧来实施挤压操作，达成了埃米级（1埃米等同于0.1纳米）极限厚度情形下二维金属的普遍制备，成功获取到铋（6.3埃米）、锡（5.8埃米）、铅（7.5埃米）、铟（8.4埃米）以及镓（9.2埃米）这5种二维金属，这些材料的厚度仅仅是头发丝直径的二十万分之一，是A4纸厚度的百万分之一。

凭借所制备二维金属的该项技术突破，金属具备良好环境稳定性，于超 1 年的实验测试里无性能退化。这为探索材料本征特性奠定了基础。论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所特聘研究员杜罗军表示，这一突破不但填补了二维材料家族的关键空白，还开辟了全新研究领域。二维金属有望衍生出高温量子霍尔效应及二维超导等宏观量子现象，可为低功耗晶体管、高频器件、超灵敏探测等技术革新提供核心材料。依他的看法，当下所实现的5种二维金属，仅仅只是“冰山一角”，再加上二元以及多元合金，在未来，还有上万种二维金属材料有待去探索，这为该领域留出了广阔空间。

《物理世界》“年度十大科学突破”的入选成果，要满足“科学具有重大意义”，“能够推动知识边界”，“理论跟实验紧密结合”，“引发全球物理学家广泛关注”这四大核心标准。该成果依靠对材料科学的颠覆性贡献，凭借独创技术的普遍价值，以及广阔的应用前景，成功进入榜单。这标志着我国在二维材料原子制造领域，达到了国际领先位置。

(责编：刘橦洁、陈键)