人類科技的發展，離不開材料科學的進步，在進入了21世紀之后，在此研究領域最引人注目的，應該就是二維材料了。近日一個好消息傳來，一項發表在《自然》上的研究顯示，中國科學家造出二維金屬，其厚度僅為頭發絲直徑的20萬分之1左右，下面我們來看看這具體是怎么回事。

簡單來講，二維材料的全稱為“二維原子晶體材料”，其單層原子構造，可以讓像電子這樣的載流子只能在兩個維度上自由運動（非納米尺度），使得它們展現出許多獨特的性質，并因此在理論研究和實際應用領域都具備了很大的發展潛力。

人類對二維材料的研究可追溯到2004年，在那個時候，一個來自曼徹斯特大學的研究團隊成功分離出單原子層的石墨材料——石墨烯（graphene）。在此之后，隨著研究的深入，其他的二維材料又陸續被分離出來，例如氮化硼（BN）、二硫化鉬（MoS2）、二硫化鎢（WS2）、二硒化鉬（MoSe2）、二硒化鎢（WSe2）等等。

（石墨烯微觀結構）

在過去的日子里，科學家們已成功制造出了幾百種二維材料，卻遲遲無法造出二維金屬材料，為什么呢？原因就是，單質金屬中的原子在各個方向上都通過強大的金屬鍵相互連接，這使得想要從其中分離出一層原子級厚度的二維材料，難度極大。

實際上，此次研究正是攻克了這一難題，該研究來自中國科學院物理研究所的一個科研團隊，在研究工作中，科學家開發出一種范德華擠壓技術，其原理簡單來講就是，通過將熔化的金屬夾在兩塊剛性范德華壓砧之間，實現原子級厚度的二維金屬的制備。

（圖片來自中國科學院物理研究所科研團隊）

根據介紹，這種壓砧由單層二硫化鉬材料和藍寶石基底構成，其中二硫化鉬層不僅為二維金屬提供了一個原子級平整的表面，而且還可以承受極高的壓力，從而具備了將金屬壓制到原子級厚度的能力。

利用這項技術，科學家成功地制造出了鉍（Bi）、錫（Sn）、鉛（Pb）、銦（In）、鎵（Ga）等多種二維金屬，其厚度分別為6.3、5.8、7.5、8.4、9.2埃米，大概僅為我們頭發絲直徑的20萬分之1左右，不得不說，這實在是太厲害了。

（圖片來自中國科學院物理研究所科研團隊）

研究結果表明，這些二維金屬的電學、光學和力學性能呈現出許多新的特性，例如實驗中單層鉍顯示出了顯著增強的電導率和場效應、非線性霍爾電導率等特性，這些都是傳統金屬材料所不具備的。

而通過這項技術制造出的二維金屬，其實是被兩層二硫化鉬單原子層封裝起來的，這使得它們在環境中非常穩定，且具備非成鍵的界面，實驗結果表明，這些二維金屬在實驗中經過超過一年的測試，其性能也沒有出現退化。

引人注目的是，這項技術還有一個重要優勢，那就是可以精準控制二維金屬的層次，具體點講就是通過調整擠壓的壓力，控制制備出的二維金屬的層數，從而進一步調節其電子、光學等性質。這使得這項技術不僅適用于單層材料的制備，也能夠在多層二維金屬的研究中發揮作用。

（圖片來自中國科學院物理研究所科研團隊）

科學家表示，二維金屬的成功制備，是材料科學領域的一項重大的突破，這項新技術除了極大地擴展了二維材料的研究領域之外，還為新型量子計算、光電子學、能源技術等眾多領域提供了新的探索方向，因此我們有理由相信，隨著技術的不斷成熟，二維金屬將在未來成為眾多技術革新的重要推動力。

參考資料：Realization of 2D metals at the angstrom thickness limit，Nature volume 639, pages 354–359 (2025)，doi.org/10.1038/s41586-025-08711-x