中國首例二維金屬入選《物理世界》「2025年十大突破」

（香港文匯網記者 劉凝哲 北京報道）英國物理學會主辦的《物理世界》（PhysicsWorld）日前正式公布「2025年度十大科學突破」榜單，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心張廣宇團隊主導的「首例二維金屬製備」成果成功入選。這是該榜單自2009年設立以來，我國主導研究第7次獲此殊榮，也是本年度唯一入選的中國成果，與小行星生命起源線索、分子超流現象等國際重大突破共同躋身前列。

自2004年石墨烯被發現並開啟二維新紀元以來，全球科學家已製備出數百種二維材料，理論預測更是接近2000種，但這些材料均局限於層狀體系——類似「千層餅」的結構通過弱范德華力結合，可通過機械剝離等方式獲得單層。而佔元素周期表約80%的金屬，因具有非層狀結構、強金屬鍵及高對稱性，如同「壓縮餅乾」般難以拆分，原子級薄的二維金屬長期被學界認為是「不可能完成的任務」，成為二維材料領域長期存在的重大空白。​

據介紹，為攻克這一難題，張廣宇團隊歷時多年攻關，獨創「原子製造的范德華擠壓技術」，利用團隊自主研發的原子級平整單層二硫化鉬作為「范德華壓砧」，實現了埃米級極限厚度下二維金屬的普適製備，成功獲得鉍（6.3Å）、錫（5.8Å）、鉛（7.5Å）、銦（8.4Å）和鎵（9.2Å）五種二維金屬。這些材料的厚度僅為頭髮絲直徑的二十萬分之一、A4紙厚度的百萬分之一。​

值得關注的是，這項技術突破帶來了多重核心優勢：製備的二維金屬具有超1年無性能退化的環境穩定性，且擁有非成鍵界面，為探索材料本徵特性奠定基礎；電學測試顯示，單層鉍的室溫電導率達9.0×10⁶S/m，較塊體鉍提升一個數量級以上，還展現出獨特的P型電場效應，電阻可通過柵壓調控35%（超塊體金屬<1%）；技術更能以原子精度控制二維金屬厚度（單層、雙層或三層），為研究新奇層贗自旋特性提供了全新平台。​

「這一突破不僅填補了二維材料家族的關鍵拼圖，更開闢了全新研究領域。」論文共同通訊作者杜羅軍特聘研究員指出，二維金屬有望衍生出高溫量子霍爾效應、二維超導等宏觀量子現象，為低功耗晶體管、高頻器件、超靈敏探測等技術革新提供核心材料。元素周期表有88種金屬元素，目前實現的5種僅僅只是「冰山一角」，加上二元及多元合金，未來尚有上萬種二維金屬材料待探索，為該領域留下廣闊空間。​

《物理世界》「年度十大突破」以學術權威性着稱，入選成果需滿足「科學意義重大、推動知識邊界、理論與實驗緊密結合、引發全球物理學家廣泛關注」四大核心標準。張廣宇團隊的成果憑藉對材料科學的顛覆性貢獻、獨創技術的普適價值及廣闊應用前景，成功躋身榜單，標誌着我國在二維材料原子製造領域已佔據國際領先地位，為該領域貼上「中國標籤」。