摘要：人类科技的发展，离不开材料科学的进步，在进入了21世纪之后，在此研究领域最引人注目的，应该就是二维材料了。近日一个好消息传来，一项发表在《自然》上的研究显示，中国科学家造出二维金属，其厚度仅为头发丝直径的20万分之1左右，下面我们来看看这具体是怎么回事。

人类科技的发展，离不开材料科学的进步，在进入了21世纪之后，在此研究领域最引人注目的，应该就是二维材料了。近日一个好消息传来，一项发表在《自然》上的研究显示，中国科学家造出二维金属，其厚度仅为头发丝直径的20万分之1左右，下面我们来看看这具体是怎么回事。

简单来讲，二维材料的全称为“二维原子晶体材料”，其单层原子构造，可以让像电子这样的载流子只能在两个维度上自由运动（非纳米尺度），使得它们展现出许多独特的性质，并因此在理论研究和实际应用领域都具备了很大的发展潜力。

人类对二维材料的研究可追溯到2004年，在那个时候，一个来自曼彻斯特大学的研究团队成功分离出单原子层的石墨材料——石墨烯（graphene）。在此之后，随着研究的深入，其他的二维材料又陆续被分离出来，例如氮化硼（BN）、二硫化钼（MoS2）、二硫化钨（WS2）、二硒化钼（MoSe2）、二硒化钨（WSe2）等等。

（石墨烯微观结构）

在过去的日子里，科学家们已成功制造出了几百种二维材料，却迟迟无法造出二维金属材料，为什么呢？原因就是，单质金属中的原子在各个方向上都通过强大的金属键相互连接，这使得想要从其中分离出一层原子级厚度的二维材料，难度极大。

实际上，此次研究正是攻克了这一难题，该研究来自中国科学院物理研究所的一个科研团队，在研究工作中，科学家开发出一种范德华挤压技术，其原理简单来讲就是，通过将熔化的金属夹在两块刚性范德华压砧之间，实现原子级厚度的二维金属的制备。

（图片来自中国科学院物理研究所科研团队）

根据介绍，这种压砧由单层二硫化钼材料和蓝宝石基底构成，其中二硫化钼层不仅为二维金属提供了一个原子级平整的表面，而且还可以承受极高的压力，从而具备了将金属压制到原子级厚度的能力。

利用这项技术，科学家成功地制造出了铋（Bi）、锡（Sn）、铅（Pb）、铟（In）、镓（Ga）等多种二维金属，其厚度分别为6.3、5.8、7.5、8.4、9.2埃米，大概仅为我们头发丝直径的20万分之1左右，不得不说，这实在是太厉害了。

（图片来自中国科学院物理研究所科研团队）

研究结果表明，这些二维金属的电学、光学和力学性能呈现出许多新的特性，例如实验中单层铋显示出了显著增强的电导率和场效应、非线性霍尔电导率等特性，这些都是传统金属材料所不具备的。

而通过这项技术制造出的二维金属，其实是被两层二硫化钼单原子层封装起来的，这使得它们在环境中非常稳定，且具备非成键的界面，实验结果表明，这些二维金属在实验中经过超过一年的测试，其性能也没有出现退化。

引人注目的是，这项技术还有一个重要优势，那就是可以精准控制二维金属的层次，具体点讲就是通过调整挤压的压力，控制制备出的二维金属的层数，从而进一步调节其电子、光学等性质。这使得这项技术不仅适用于单层材料的制备，也能够在多层二维金属的研究中发挥作用。

（图片来自中国科学院物理研究所科研团队）

科学家表示，二维金属的成功制备，是材料科学领域的一项重大的突破，这项新技术除了极大地扩展了二维材料的研究领域之外，还为新型量子计算、光电子学、能源技术等众多领域提供了新的探索方向，因此我们有理由相信，随着技术的不断成熟，二维金属将在未来成为众多技术革新的重要推动力。

参考资料：Realization of 2D metals at the angstrom thickness limit，Nature volume 639, pages 354–359 (2025)，doi.org/10.1038/s41586-025-08711-x

来源：魅力科学君