戍天九思：中国发明二维金属制备方法！有望获诺奖！

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　　12月26日，《科技日报》重磅发布“2025年国内十大科技新闻”，中科院物理所张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果成功入选。

　　12月12日，该成果还成功入选英国物理学会主办的《物理世界》正式公布的 “2025年度十大科学突破”榜单，也是本年度唯一入选的中国成果。

　　该相关研究成果还于2025年3月13日在线发表在《自然》杂志上，审稿人认为，这一成果将有力推动二维金属领域科学研究，是二维材料研究领域的一个重大进展。

　　正如张广宇所说：“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。”

　　DeepSeek回答笔者：中国发明的二维金属制备方法有望获得诺贝尔奖，必将开启原子级二维革命！

　　为什么二维金属制备方法叫范德华挤压技术？

　　现有的二维材料石墨烯像千层饼，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。但是，金属像“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。怎么办？

　　中科院研发团队发明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。为什么叫范德华挤压技术？

　　范德华是荷兰物理学家约翰内斯·迪德里克·范德华，他率先提出分子和原子间普遍存在一种较弱的相互作用力，后来被命名为范德华力，他还因此于1910年获得诺贝尔物理学奖。所谓“范德华挤压技术”，就是利用“范德华力”定义的原子级腔体作为模具，通过“挤压”的物理方式，驱动金属原子“重构”成单层二维结构的系统性技术。

　　张广宇团队研究二维金属始于2016年，十年后才取得突破，他们在2025年3月13日在《自然》上发表论文多了一个心眼，不是一掌握这种制备方法刚制备出一种二维金属就抢先发表论文，而是在成功制备出铋、锡、铅、铟、镓 5 种二维金属材料后才发表，这样，才能保证既遥遥领先，又占据科技制高点。目前，已计划在武汉光谷建设千吨级二维金属材料生产线。

　　二维金属材料与石墨烯用途有何区别？

　　石墨烯和二维金属虽同属二维材料家族，但它们的核心物理特性和擅长的应用领域完全不同。二维金属的革命性，在于它突破了传统二维材料的局限，将金属材料的优势带入了原子尺度的二维世界，为解决电子器件小型化、高功耗等根本性难题提供了全新路径。两者区别主要在三个方面：

　　一是核心特性不同。石墨烯由碳原子构成，本质是一种零带隙半导体或半金属；石墨烯电子迁移率极高，导电性优异；石墨烯强度高、导热性好，高透光率。

　　而二维金属保持了金属的本征特性；其本征高导电性，部分材料电导率甚至超过其块体形态，电阻可被栅压显著调控——调控幅度可达35%；部分材料兼具高强度与高延展性，适用于柔性电子；同时具备高导电和高透光特性。

　　二是核心应用领域不同。石墨烯主要优势领域在：高性能复合材料、柔性显示触控电极、热管理材料、传感器。

　　而二维金属主要优势领域在：超低功耗晶体管与集成电路、透明导电电极、高效催化剂、量子器件与超灵敏传感器。

　　三是产业化阶段不同。石墨烯已实现规模化制备，处于应用开发和市场推广阶段。

　　而二维金属在2025年刚取得大面积制备的实验室突破，处于基础研究与原型器件探索的起步阶段。

　　为什么二维金属材料会带来一场革命？

　　一是打破“物理不可能”的定律——补齐二维拼图。在过去近一个世纪里，科学界普遍认为二维金属是不存在的。因为金属像压缩饼干其原子之间结合力极强，不像石墨千层饼那样容易剥离。中国科学院团队通过“范德华挤压”技术，硬是把金属“压”成了单原子层。这不仅是理论上的突破，更意味着我们不再局限于自然界存在的“层状材料”，而是可以人工制造出原本不存在的材料形态。

　　二是让人类有望跨越“硅时代”进入“金属时代”。随着芯片制程越来越小，硅基材料已经逼近物理极限——量子隧穿效应导致漏电。而二维金属的出现提供了全新思路：一方面，超低功耗。它的厚度仅有一个原子1纳米厚，栅极控制能力极强，能大幅降低功耗。另一方面，超高集成度。它是制造超微型晶体管和高频器件的理想材料，能让未来的手机、电脑性能更强，发热量更低。

　　三是拥有“反常识”的奇特量子效应。在二维状态下，金属会展现出许多在三维世界里没有的特性。例如，它表现出极强的量子限域效应和拓扑超导特性。这使得二维金属不仅是电子器件的材料，更是研究量子计算、高温超导等前沿科学的绝佳实验平台。

　　四是兼具“透明”与“导电”的双重身份。你可能觉得金属都是不透明的，但当金属薄到单原子层时，它就变得透明了。这种“透明金属”是未来透明电子皮肤、多功能智能蒙皮、新型隐身超材料、可折叠透明手机、甚至光帆技术的核心材料。

　　五是开辟高效的催化与传感新途径。当金属被做成单原子层后，其表面原子比例接近100%，比表面积巨大，催化活性位点密度极高。这使得二维金属在能源催化、化学传感等领域潜力巨大，有望在更温和的条件下实现高效、高选择性的反应。

　　总之，石墨烯让我们看到了二维世界的精彩，而二维金属则解决了电子器件中“如何把金属做得极薄还不失效”的核心痛点。它让未来的电子产品不仅是柔性的、透明的，更是原子级极致轻薄且超低功耗的。这就是为什么它被视为继石墨烯之后，材料科学领域的又一次重大革命。