“最薄之物”是什么？我們常用“薄如蟬翼”來形容一種材料輕薄到了極致。然而在微觀世界，還有蟬翼的幾萬分之一那么薄的材料，這就是二維材料。

《物理世界》（英國物理學(xué)會主辦）日前公布“2025年度十大科學(xué)突破”榜單，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心張廣宇團隊主導(dǎo)的“首例二維金屬制備”成果成功入選。這是該榜單自2009年設(shè)立以來，我國主導(dǎo)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(xiàn)象等國際重大突破共同躋身前列。

自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)并開啟二維新紀元以來，全球科學(xué)家已制備出數(shù)百種二維材料，理論預(yù)測更是接近2000種，但這些材料均局限于層狀體系——類似“千層餅”的結(jié)構(gòu)，可通過機械剝離等方式獲得單層。而占元素周期表約80%的金屬元素，則因具有非層狀結(jié)構(gòu)、強金屬鍵及高對稱性，如同“壓縮餅干”般難以被拆分，這使得獲得原子級薄的二維金屬長期被學(xué)界認為是“不可能完成的任務(wù)”，并成為二維材料領(lǐng)域長期存在的重大空白。

為攻克這一難題，張廣宇團隊歷時多年攻關(guān)，獨創(chuàng)相關(guān)技術(shù)，利用團隊自主研發(fā)的原子級平整單層二硫化鉬壓砧進行擠壓，實現(xiàn)了埃米級（1埃米等于0.1納米）極限厚度下二維金屬的普適制備，成功獲得鉍（6.3埃米）、錫（5.8埃米）、鉛（7.5埃米）、銦（8.4埃米）和鎵（9.2埃米）5種二維金屬——這些材料的厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一、A4紙厚度的百萬分之一。

通過該項技術(shù)突破所制備的二維金屬具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，在超1年的實驗測試中無性能退化，為探索材料本征特性奠定了基礎(chǔ)。“這一突破不僅填補了二維材料家族的關(guān)鍵空白，更開辟了全新研究領(lǐng)域?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺⒅袊茖W(xué)院物理研究所特聘研究員杜羅軍指出，二維金屬有望衍生出高溫量子霍爾效應(yīng)、二維超導(dǎo)等宏觀量子現(xiàn)象，為低功耗晶體管、高頻器件、超靈敏探測等技術(shù)革新提供核心材料。在他看來，目前實現(xiàn)的5種二維金屬僅是“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(lǐng)域留下廣闊空間。

《物理世界》“年度十大科學(xué)突破”的入選成果需滿足“科學(xué)意義重大、推動知識邊界、理論與實驗緊密結(jié)合、引發(fā)全球物理學(xué)家廣泛關(guān)注”四大核心標(biāo)準。該成果憑借對材料科學(xué)的顛覆性貢獻、獨創(chuàng)技術(shù)的普遍價值及廣闊應(yīng)用前景成功躋身榜單，標(biāo)志著我國在二維材料原子制造領(lǐng)域躋身國際領(lǐng)先地位。（記者 崔興毅）

來源：光明日報