国际首次，我国成功研制出厚度为头发丝直径二十万分之一的单原子层金属

IT之家 3 月 13 日报道，依据央视新闻，中国科学院物理研究所近日成功开发了一种厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属，这是全球首例在大面积上实现的二维金属材料制备，开启了新的二维金属研究领域。

这种新型材料未来有望在超微型低功耗晶体管和透明显示等领域引入技术革新。该研究成果于北京时间3月13日发表在国际顶级学术期刊《自然》上。

IT之家从中国科学院物理研究所了解到，自2004年单层石墨烯的发现以来，二维材料在凝聚态物理、材料科学等多个领域引领了一系列重大突破，标志着基础研究和技术创新的全新二维时代。目前已知的二维材料已达数百种，理论上预测近2000种。然而，这些二维材料大多受限于范德华层状材料体系内。

中国科学院物理研究所的N07课题组最近提出了一项原子级制造的范德华挤压技术，通过将金属熔融并利用团队早期制备的高质量单层MoS2进行范德华挤压，成功实现了埃米极限厚度下多种二维金属的普遍制备，包括铋 (Bi, 6.3 Å)、锡 (Sn, 5.8 Å)、铅 (Pb, 7.5 Å)、铟 (In, 8.4 Å) 和镓 (Ga, 9.2 Å)。

通过范德华挤压制备的二维金属，上下均由单层MoS2封装，因此具有出色的环境稳定性（经过超过一年的测试未见性能下降）及非成键的界面，有助于器件的制备，进一步探究二维金属的基本特性。电学测量显示，单层铋的电导率在温度降低时呈现近线性增长，表现出经典金属的行为，室温电导率可达到~9.0×106 S/m，远超块体铋的室温电导率（~7.8×105 S/m）。

单层铋还展示了显著的P型电场效应，其电阻可通过栅电压调整多达35%（块体金属通常不到1%），为低功耗全金属晶体管和高频器件提供了新的可能性。此外，范德华挤压技术能够以原子级精度控制二维金属的厚度（单层、双层或三层），为探索以前难以研究的新奇层赝自旋特性提供了机会。

相关研究成果以“Realization of 2D metals at the ångström thickness limit”为题，发表在国际学术期刊《自然》。中国科学院物理研究所N07课题组的赵交交博士（已毕业）为该论文的第一作者，杜罗军特聘研究员和张广宇研究员为通讯作者。

该研究得到了中国科学院物理研究所杜世萱研究员、潘金波副研究员和李佩璇博士等的合作及理论计算的支持，并且得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、广东省基础与应用基础科研重大项目及中国科学院等科研项目的资助。

IT之家提供论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-08711-x

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