記者3月13日從中國科學(xué)院獲悉，我國科研團隊成功制備了多種單原子層金屬，厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。這一成果將有力推動二維金屬領(lǐng)域科學(xué)研究，并在超微型低功耗晶體管、超靈敏探測等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。相關(guān)成果論文已在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。

單層二硫化鉬封裝的單層金屬鉍。（中國科學(xué)院物理研究所供圖）

“二維材料是指僅有單個原子層或幾個原子層厚度的材料。對二維材料的研究，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)前國際科技發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域。”論文通訊作者、中國科學(xué)院物理研究所特聘研究員杜羅軍說。

據(jù)介紹，自2004年單層石墨烯發(fā)現(xiàn)以來，二維材料家族迅速擴大，目前實驗可獲得的二維材料達數(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，金屬材料的每個原子在任意方向均和周圍原子有強的金屬鍵相互作用。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。

此項研究中，團隊將金屬熔化，并利用團隊前期制備的高質(zhì)量單層二硫化鉬壓砧進行擠壓，實現(xiàn)了多種二維金屬的普適制備，包括鉍、錫、鉛、銦和鎵。團隊制備的二維金屬材料橫向尺寸較此前同類材料實現(xiàn)了大幅提升，并且具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，在超1年的實驗測試中無性能退化。

《自然》審稿人認為，這一成果將有力推動二維金屬領(lǐng)域科學(xué)研究，是二維材料研究領(lǐng)域的一個重大進展。

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

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