記者3月13日從中國(guó)科學(xué)院獲悉，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功制備了多種單原子層金屬，厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬(wàn)分之一。這一成果將有力推動(dòng)二維金屬領(lǐng)域科學(xué)研究，并在超微型低功耗晶體管、超靈敏探測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。相關(guān)成果論文已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。

單層二硫化鉬封裝的單層金屬鉍。（中國(guó)科學(xué)院物理研究所供圖）

“二維材料是指僅有單個(gè)原子層或幾個(gè)原子層厚度的材料。對(duì)二維材料的研究，引領(lǐng)了凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域一系列重大發(fā)現(xiàn)，是當(dāng)前國(guó)際科技發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院物理研究所特聘研究員杜羅軍說(shuō)。

據(jù)介紹，自2004年單層石墨烯發(fā)現(xiàn)以來(lái)，二維材料家族迅速擴(kuò)大，目前實(shí)驗(yàn)可獲得的二維材料達(dá)數(shù)百種。但這些二維材料目前局限在層狀材料體系，而包括金屬在內(nèi)的大部分材料均為非層狀材料。

“不同于層狀材料，金屬材料的每個(gè)原子在任意方向均和周?chē)佑袕?qiáng)的金屬鍵相互作用。如果將層狀材料比作‘千層餅’，那么金屬材料就好比‘壓縮餅干’。因此，將金屬材料‘重塑’為二維材料，要比層狀材料難得多。”杜羅軍說(shuō)。

此項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)將金屬熔化，并利用團(tuán)隊(duì)前期制備的高質(zhì)量單層二硫化鉬壓砧進(jìn)行擠壓，實(shí)現(xiàn)了多種二維金屬的普適制備，包括鉍、錫、鉛、銦和鎵。團(tuán)隊(duì)制備的二維金屬材料橫向尺寸較此前同類(lèi)材料實(shí)現(xiàn)了大幅提升，并且具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，在超1年的實(shí)驗(yàn)測(cè)試中無(wú)性能退化。

《自然》審稿人認(rèn)為，這一成果將有力推動(dòng)二維金屬領(lǐng)域科學(xué)研究，是二維材料研究領(lǐng)域的一個(gè)重大進(jìn)展。

“二維金屬材料具有廣闊應(yīng)用前景，有望推動(dòng)超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏探測(cè)、極致高效催化等領(lǐng)域的技術(shù)革新。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員張廣宇說(shuō)。

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