科技日报记者 陆成宽
在我国神话里，哪吒用莲藕“重塑肉身”的故事家喻户晓。有趣的是，中国科学院物理研究所的科研团队，最近也完成了一项类似的“造物”壮举。他们成功为金属“重塑金身”，在国际上首次实现大面积二维金属材料制备，创造出单原子层超薄金属，其厚度仅为头发丝直径的二十万分之一，有望开创二维金属研究新领域。相关研究成果13日在线发表于《自然》杂志。
2004年单层石墨烯发现以来，二维材料极大地颠覆了人类对材料的原有认知，并引领了凝聚态物理、材料科学等领域的系列突破性进展，开创了基础研究和技术创新的二维新纪元。在过去二十年中，二维材料家族迅速扩大，目前实验可获得的二维材料达数百种，理论预测的更是近2000种。
现有的二维材料都像千层饼，其三维母体材料原本是由层层叠加的结构组成，科学家只要像撕便签纸一样就能剥离出完美单层。但现实中有超过97.5%的材料，比如金属，都是“压缩饼干”结构——每个原子都像被强力胶水360度黏死，想从中撕出完整单层比登天还难。
为从“压缩饼干”里剥出完美单层，中国科学院物理研究所张广宇研究员带领团队，发展了原子级制造的范德华挤压技术，通过将金属熔化并利用单层二硫化钼作为范德华压砧挤压，成功实现原子极限厚度下各种二维金属的普适制备。这些二维金属的厚度仅仅是一张A4纸的百万分之一，是一根头发丝直径的二十万分之一。想象一下，把三米见方的金属块压成这种二维金属，其面积能铺满整个北京。
“尽管过去实验中观察到了一些非常薄的金属材料，但其横向尺寸面积很小，一般小于100纳米，从纳米材料的定义来看，这些材料应该算零维材料，而不是二维材料。同时，以前制备的薄层金属和衬底有非常强的化学键相互作用，不能算严格意义上的本征二维材料。”论文共同通讯作者张广宇说，本研究首次实现大面积二维金属材料的制备。
对此，国际审稿人一致给予了高度评价，认为该工作“开创了二维金属这一重要研究领域”“代表二维材料研究领域的一个重大进展”。
“就像三维金属引领了人类文明的铜器、青铜和铁器时代，原子极限厚度的二维金属，有望带来超微型低功耗晶体管、高频器件、透明显示、超灵敏探测、极致高效催化等众多领域的技术革新。”张广宇说。
