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二維金屬“紙”入選《物理世界》2025年度“十大科學(xué)突破” 已有1人參與
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二維金屬“紙”入選《物理世界》2025年度“十大科學(xué)突破” 2025-12-14 來源： 物理研究所【字體：大 中 小】語音播報 英國《物理世界》（Physics World）12月12日正式公布2025年度“十大科學(xué)突破”榜單，中國科學(xué)院物理研究所張廣宇團隊“首創(chuàng)二維金屬‘紙’”入選，同時入選的還包括小行星生命起源線索、分子超流現(xiàn)象等國際重大科學(xué)突破。這是本年度唯一入選的中國科學(xué)研究成果。 2004年石墨烯的發(fā)現(xiàn)開啟了二維材料新紀(jì)元。自此，全球科學(xué)家已制備出數(shù)百種二維材料，理論預(yù)測更是接近2000種，但這些材料均局限于層狀體系——類似“千層餅”的結(jié)構(gòu)通過弱范德華力結(jié)合，可通過機械剝離等方式獲得單層。而占元素周期表約80%的金屬，因具有非層狀結(jié)構(gòu)、強金屬鍵及高對稱性，如同“壓縮餅干”般不可能通過機械剝離方式進行拆分。因此，科學(xué)界一直認為獲得原子級薄的二維金屬“紙”是“不可能完成的任務(wù)”。 能否制備出具有奇異特性的二維金屬成為一項世界性難題。為攻克這一難題，張廣宇團隊歷時多年攻關(guān)，首創(chuàng)“原子制造的范德華擠壓技術(shù)”，利用團隊自主研發(fā)的原子級平整單層二硫化鉬作為“范德華壓砧”，實現(xiàn)了埃米級極限厚度下二維金屬的普適制備，成功獲得鉍（6.3Å）、錫（5.8Å）、鉛（7.5Å）、銦（8.4Å）和鎵（9.2Å）五種二維金屬。這些材料的厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一、A4紙厚度的百萬分之一。這種二維金屬“紙”，不但實現(xiàn)了人們在科學(xué)上挑戰(zhàn)極限的夢想，也極大地豐富了現(xiàn)有材料家族。 初步研究結(jié)果揭示，二維金屬具有多方面優(yōu)異特性：制備的二維金屬具有超1年無性能退化的環(huán)境穩(wěn)定性，且擁有非成鍵界面，為探索材料本征特性奠定基礎(chǔ)；電學(xué)測試表明，單層鉍的室溫電導(dǎo)率達9.0×106S/m，較塊體鉍提升一個數(shù)量級以上，還展現(xiàn)出獨特的P型電場效應(yīng)，電阻可通過柵壓調(diào)控35%（超塊體金屬<1%）；二維金屬的厚度可以在原子精度下可控（單層、雙層或三層等），為研究新奇層量子限域效應(yīng)提供了全新平臺。 “這一突破不僅填補了二維材料家族的關(guān)鍵拼圖，更開辟了全新研究領(lǐng)域�！痹摮晒撐墓餐ㄓ嵶髡叨帕_軍指出，二維金屬有望衍生出量子霍爾效應(yīng)、二維超導(dǎo)等宏觀量子現(xiàn)象，為低功耗晶體管、高頻器件、超靈敏探測等技術(shù)革新提供核心材料。元素周期表有88種金屬元素，目前實現(xiàn)的5種僅僅只是“冰山一角”，加上二元及多元合金，未來尚有上萬種二維金屬材料待探索，為該領(lǐng)域科學(xué)研究和潛在的實際應(yīng)用留下了廣闊空間。 該成果自2025年3月在《自然》發(fā)表以來，迅速引發(fā)全球?qū)W界與媒體高度關(guān)注。加州大學(xué)歐文分校教授Sanchez-Yamagishi在同期《自然》撰寫評論，盛贊其為“實現(xiàn)大面積真正二維金屬的令人印象深刻的壯舉”。央視綜合頻道“新聞聯(lián)播”在全國科技工作者日專題報道中，將其列為基礎(chǔ)前沿研究三大代表性原創(chuàng)成果之一，新聞頻道進行直播報道�！犊茖W(xué)》《物理世界》《人民日報》等50余家國內(nèi)外權(quán)威媒體亮點聚焦，總瀏覽量超千萬。 《物理世界》“十大科學(xué)突破”以學(xué)術(shù)權(quán)威性著稱，入選成果需滿足“科學(xué)意義重大、推動知識邊界、理論與實驗緊密結(jié)合、引發(fā)全球物理學(xué)家廣泛關(guān)注”四大核心標(biāo)準(zhǔn)。張廣宇團隊的成果憑借對材料科學(xué)的顛覆性貢獻、獨創(chuàng)技術(shù)的普適價值及廣闊應(yīng)用前景，成功躋身榜單，標(biāo)志著我國在二維金屬領(lǐng)域已占據(jù)國際領(lǐng)先地位，為該領(lǐng)域貼上“中國標(biāo)簽”。 |
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2樓2025-12-16 12:26:53
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