我国首次实现二维金属制备，斩获年度科学突破荣耀

 本报北京12月18日电 当我们形容某种材料极为轻薄时，常常会用“薄如蝉翼”来作比。然而，科学世界中的“最薄之物”远远突破了我们的想象——在纳米尺度下，有些材料的厚度甚至不足蝉翼的一万分之一，这类结构也被称为“二维材料”。在微观世界中，它们展现出前所未有的物理和化学性质，成为材料领域的重要前沿。

近日，由英国物理学会主办的《物理世界》杂志，正式发布了“2025年度十大科学突破”名单。中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理研究中心张广宇团队牵头完成的“首例二维金属制备”项目，成功入选。这不仅是我国研究团队自2009年以来第七次上榜，同时也是本年度唯一获此殊荣的中国成果。该成就与小行星生命起源线索、分子超流等国际重大发现一同被列为全球领跑的科学进展。

自2004年石墨烯的发现引发二维材料研究热潮，科学家们已合成上百种二维物质，理论预测的种类则接近2000种。不过，这些材料均为层状结构——类似千层饼的堆叠，可以借助机械剥离等方式获得单原子层。相比之下，金属元素约占元素周期表的八成，由于自身非层状结构和强金属键、空间对称性极高，难以像拆解“紧实压缩饼干”般剥离出原子级薄层。长期以来，获得二维金属被视为几乎无法实现的难题，这成为二维材料科技进步中的一块“空白地带”。

张广宇团队历经多年探索，首创性研发相关技术，利用其自主设计的原子级平整单层二硫化钼作为“压砧”，实现了埃米量级（1埃米等于0.1纳米）的二维金属制备新方法，最终拿下了铋（6.3埃米）、锡（5.8埃米）、铅（7.5埃米）、铟（8.4埃米）与镓（9.2埃米）等五种二维金属新材料。这些薄膜的厚度仅为一根头发丝直径的二十万分之一，甚至只有A4纸厚度的百万分之一。

新一代二维金属展现出极佳的环境稳定性，经过一年多实验性能几乎无损失，这为研究其本征物理性质提供了坚实基础。论文共同通讯作者、中国科学院物理所特聘研究员杜罗军表示，这项突破不仅填补了二维材料家族的关键空缺，同时也打开了全新的理论与应用方向。杜罗军介绍，二维金属有望在高温量子霍尔效应、二维超导等领域引发革命性进展，并为低功耗晶体管、高频元件、超灵敏传感等前沿技术提供关键支撑。他认为，目前取得的五种二维金属只是“冰山一角”，未来还有成千上万种基于二元、多元合金体系的二维金属亟待发现，为材料研发带来了巨大潜力。

《物理世界》年度十大科学突破的评选主要聚焦四个标准：科学意义重大、开拓知识疆界、理论与实验密切结合，以及能引发全球学界广泛关注。张广宇团队的研究，凭借其对材料科学的深远影响、创新性的制备技术和广泛的应用前景，脱颖而出入选榜单，充分展现了我国在二维材料原子级制造研究上的国际竞争力。