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”，在國際上首次實現大面積二維金屬材料制備，創造出單原子層超薄金屬，其厚度僅為頭發絲直徑的二十萬分之一，有望開創二維金屬研究新領域。相關研究成果13日在線發表于《自然》雜志。
2004年單層石墨烯發現以來，二維材料極大地顛覆了人類對材料的原有認知，并引領了凝聚態物理、材料科學等領域的系列突破性進展，開創了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，理論預測的更是近2000種。
現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構組成，科學家只要像撕便簽紙一樣就能剝離出完美單層。但現實中有超過97.5%的材料，比如金屬，都是“壓縮餅干”結構——每個原子都像被強力膠水360度黏死，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，中國科學院物理研究所張廣宇研究員帶領團隊，發展了原子級制造的范德華擠壓技術，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，是一根頭發絲直徑的二十萬分之一。想象一下，把三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。
“盡管過去實驗中觀察到了一些非常薄的金屬材料，但其橫向尺寸面積很小，一般小于100納米，從納米材料的定義來看，這些材料應該算零維材料，而不是二維材料。同時，以前制備的薄層金屬和襯底有非常強的化學鍵相互作用，不能算嚴格意義上的本征二維材料。”論文共同通訊作者張廣宇說，本研究首次實現大面積二維金屬材料的制備。
對此，國際審稿人一致給予了高度評價，認為該工作“開創了二維金屬這一重要研究領域”“代表二維材料研究領域的一個重大進展”。
“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，有望帶來超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏探測、極致高效催化等眾多領域的技術革新。”張廣宇說。
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”，在國際上首次實現大面積二維金屬材料制備，創造出單原子層超薄金屬，其厚度僅為頭發絲直徑的二十萬分之一，有望開創二維金屬研究新領域。相關研究成果13日在線發表于《自然》雜志。
2004年單層石墨烯發現以來，二維材料極大地顛覆了人類對材料的原有認知，并引領了凝聚態物理、材料科學等領域的系列突破性進展，開創了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，理論預測的更是近2000種。
現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構組成，科學家只要像撕便簽紙一樣就能剝離出完美單層。但現實中有超過97.5%的材料，比如金屬，都是“壓縮餅干”結構——每個原子都像被強力膠水360度黏死，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，中國科學院物理研究所張廣宇研究員帶領團隊，發展了原子級制造的范德華擠壓技術，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，是一根頭發絲直徑的二十萬分之一。想象一下，把三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。
“盡管過去實驗中觀察到了一些非常薄的金屬材料，但其橫向尺寸面積很小，一般小于100納米，從納米材料的定義來看，這些材料應該算零維材料，而不是二維材料。同時，以前制備的薄層金屬和襯底有非常強的化學鍵相互作用，不能算嚴格意義上的本征二維材料。”論文共同通訊作者張廣宇說，本研究首次實現大面積二維金屬材料的制備。
對此，國際審稿人一致給予了高度評價，認為該工作“開創了二維金屬這一重要研究領域”“代表二維材料研究領域的一個重大進展”。
“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，有望帶來超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏探測、極致高效催化等眾多領域的技術革新。”張廣宇說。
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