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中国团队独创技术获得5种二维金属 入选2025年十大科学突破

国际新闻来源:财政部网站 2025-12-18 08:31:19 A-A+ 二维码
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  中新网北京12月17日电 (记者 孙自法)中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果,入选英国物理学会主办的《物理世界》近日正式公布的“2025年度十大科学突破”榜单,这一通过独创技术成功获得5种二维金属、填补材料科学空白的重要研究,也是本年度唯一入选该榜单的中国成果。

《物理世界》公布“2025年度十大科学突破”。中国科学院物理研究所 供图

  中国科学院物理研究所12月17日向媒体通报说,自2004年石墨烯被发现并开启二维新纪元以来,全球科学家已制备出数百种二维材料,理论预测更是接近2000种,但这些材料均局限于层状体系——类似“千层饼”的结构通过弱范德华力结合,可通过机械剥离等方式获得单层。而占元素周期表约80%的金属,因具有非层状结构、强金属键及高对称性,如同“压缩饼干”般难以拆分,原子级薄的二维金属长期被学界认为是“不可能完成的任务”,成为二维材料领域长期存在的重大空白。

  为攻克这一难题,张广宇团队历时多年攻关,独创“原子制造的范德华挤压技术”,利用团队自主研发的原子级平整单层二硫化钼作为“范德华压砧”,实现了埃米级极限厚度下二维金属的普适制备,成功获得铋(6.3Å)、锡(5.8Å)、铅(7.5Å)、铟(8.4Å)、镓(9.2Å)5种二维金属,这些材料的厚度仅为头发丝直径的二十万分之一、A4纸厚度的百万分之一。

资料图:范德华挤压技术普适制备埃米极限厚度二维金属的示意图。中国科学院物理研究所 供图

  这项技术突破带来多重核心优势:制备的二维金属具有超1年无性能退化的环境稳定性,且拥有非成键界面,为探索材料本征特性奠定基础;电学测试显示,单层铋的室温电导率较块体铋提升一个数量级以上,还展现出独特的 P型电场效应,电阻可通过栅压调控35%;该技术更能以原子精度控制二维金属厚度(单层、双层或三层),为研究新奇层赝自旋特性提供了全新平台。

  “首例二维金属制备”成果论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所杜罗军特聘研究员指出,这一突破不仅填补二维材料家族的关键拼图,更开辟全新研究领域。二维金属有望衍生出高温量子霍尔效应、二维超导等宏观量子现象,为低功耗晶体管、高频器件、超灵敏探测等技术革新提供核心材料。元素周期表有88种金属元素,目前实现的5种仅仅是“冰山一角”,加上二元及多元合金,未来尚有上万种二维金属材料待探索,留下广阔发展空间。

  据悉,《物理世界》“年度十大突破”以学术权威性著称,入选成果需满足“科学意义重大、推动知识边界、理论与实验紧密结合、引发全球物理学家广泛关注”四大核心标准。此次中国团队成果凭借对材料科学的颠覆性贡献、独创技术的普适价值及广阔应用前景入选,标志着二维材料原子制造领域已贴上“中国标签”,占据国际领先地位。(完)

【编辑:于晓艳】



  来源:中新社微信公众号
  

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