近日,英國物理學會旗下權威期刊《物理世界》揭曉了“2025年度十大科學突破”榜單,中國科學院物理研究所張廣宇團隊主導的“全球首例二維金屬制備”成果成功入選。這一成果不僅是本年度榜單中唯一來自中國的研究,也是我國科學家在該獎項設立以來第七次獲此殊榮,標志著我國在二維材料原子制造領域已躋身國際前沿。
自2004年石墨烯被發現以來,全球科研界已成功制備出數百種二維材料,但這些材料均局限于層狀結構,通過弱范德華力堆疊形成類似“千層餅”的形態。而二維金屬的制備長期被視為材料科學領域的“珠穆朗瑪峰”,其技術難度極高。張廣宇團隊經過多年攻關,創新性地開發出“原子制造的范德華擠壓技術”,以自主研發的原子級平整單層二硫化鉬作為“范德華壓砧”,首次成功制備出鉍、錫、鉛、銦、鎵五種二維金屬。這些金屬的厚度僅為埃米級(1埃米=0.1納米),其中錫的厚度僅5.8埃米,刷新了二維金屬制備的極限紀錄。
這項技術突破帶來了多重核心優勢。在穩定性方面,制備的二維金屬在常溫環境下可保持超過一年無性能退化,徹底解決了傳統二維材料易氧化、難保存的難題。電學性能測試顯示,單層鉍的室溫電導率高達9.0×10?S/m,較塊體鉍提升一個數量級以上,并展現出獨特的P型電場效應,其電阻可通過柵壓調控35%,遠超傳統塊體金屬不足1%的調控范圍。該技術可實現原子精度的厚度控制,為研究新奇層贗自旋特性提供了全新平臺。
《物理世界》的“年度十大突破”評選以學術權威性著稱,入選成果需同時滿足“科學意義重大、推動知識邊界、理論與實驗緊密結合、引發全球關注”四大標準。張廣宇團隊的成果之所以能夠脫穎而出,不僅在于其填補了二維材料家族的關鍵空白,更在于其開辟了全新研究領域——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支撐。例如,基于二維金屬的新型晶體管可將功耗降低至傳統器件的十分之一,而高頻器件的工作頻率可提升至太赫茲級別。
這一突破的背后,是中國科研團隊長期深耕基礎研究的堅持。從石墨烯研究的“跟跑者”到二維金屬制備的“領跑者”,中國在材料科學領域的創新能力持續提升。張廣宇團隊的研究成果不僅為全球二維材料研究提供了新范式,更推動了中國在高端制造業領域的轉型升級。隨著該技術的進一步發展,未來在量子計算、新型電子設備、新能源等領域,有望催生出一系列顛覆性產品,為我國在全球科技競爭中贏得更多主動權。
基礎研究是科技創新的源頭活水。張廣宇團隊的成果入選國際十大突破,不僅彰顯了中國科研的硬實力,更激勵著更多科研工作者勇闖科學“無人區”。在二維材料原子制造領域,中國科研團隊正以獨特的創新路徑,為全球科技進步貢獻中國智慧。這一領域的“中國標簽”,正成為中國科技創新從量的積累邁向質的飛躍的生動注腳。





















