新研製金屬厚度為髮絲直徑的二十萬分之一。圖源：截圖自央視報導

綜合陸媒報導，中國科學院物理研究所研究團隊成功製作出單原子層厚度的金屬材料，厚度僅為髮絲直徑的二十萬分之一，是全球首次可控製作出大面積二維金屬材料，為二維材料領域開闢全新的研究方向。這種材料未來可以為超微型低功耗晶體管、透明顯示等領域帶來技術革新。相關研究成果已於3月13日發表於國際頂級學術期刊《自然》（Nature）。

相關研究成果已於3月13日發表於國際頂級學術期刊《自然》（Nature）。圖源：中科院物理所

據介紹，在日常生活中，人們見到的材料都是三維的，也就是具有一定長、寬、高，但如果把一個維度抹平，那就是二維材料，也就是從立體回歸平面。因此二維金屬的厚度非常薄，薄到只有一層原子。正是因為薄到極致，才展現出二維的物理屬性。比如電子在單層原子中，因為只能在一個平面上運動，沒有高度上的空間讓其縱向發展，因此能走能跑卻跳不起來。這種限制微觀而言讓電子省下很多力氣，宏觀來看就是讓電阻變小。

二維材料的奇特性質，其理論基礎多是研究「介觀物理」而來。「介觀」是介於「微觀」（原子、分子）和「宏觀」（塊體材料）之間的物理體系。圖源：中科院物理所

早在2004 年，石墨烯就作為二維材料被發現，掀起一場關於材料科學的革命，讓人們意識到二維材料在電子、能源等領域的巨大潛力。然而，相較於石墨烯，要對金屬進行二維化就相當困難。從理論上而言，理想的二維材料應該是厚度極薄，但面積要非常大。如果厚度是一個原子，面積卻只有幾十個原子那麼大，就無法明顯呈現二維的物理性質。

此次中國科學家取得的成果，關鍵就在於不僅讓金屬厚度達到一個原子，還能在二維平面上做到非常大，讓二維的物理性質充分展現出來。想像一下，顯微鏡下，一小塊金屬經過擠壓，能變成像足球場那麼大的二維金屬片，是不是彷彿科幻劇情一般？而此次中國科學家的核心突破，就是使用「范德華擠壓技術」這新的擠壓方法，製造出厚度只有一個原子，但面積可以非常大的二維金屬。

范德華擠壓技術製備二維金屬的過程示意圖。圖源：中科院物理所

據介紹，中國科學家們利用「范德華擠壓技術」成功製作出鉍、錫、鉛等二維金屬，經過一年多的特性測試，發現表現出極高的穩定性，為後續的器件應用奠定了基礎。國際頂級學術期刊《自然》的審稿人對這一成果給予高度評價，認為「開創了二維金屬這一重要研究領域」，「代表二維材料研究的重大進展」。

許多不同的二維材料。圖源：中科院物理所

二維材料超強導電性，能讓電子設備可以更小、更快、更節能，因單原子層金屬的導電性比塊體金屬高10倍以上，電阻可通過電場調控35%，遠超傳統材料的1%，有望作為次奈米電晶體的電流通道層，超微型晶體管能讓電子器件更小、更薄、性能更強，未來晶片可縮小至指甲蓋大小，功耗降低90%，帶來眾多領域的技術革新。

二維材料將開創半導體技術全新的未來，成為量子電腦的核心部件，讓手機變成全透明面板，讓柔性電子設備的延展性更強韌，也可提升5G/6G通訊設備的訊號處理速度。二維材料的發展將推動醫學奈米機器人，有望實現尺寸縮小至 10奈米級別，將為癌症治療迎來曙光。

二維材料將推動超長時固體電池及二維固體燃料等領域的進步，超長時固體電池能量密度提升，二維固體燃料燃燒效率可達95%，電極材料充電速度有望提升五倍，讓電動汽車充電像加油一樣快，發電站電網傳輸效率有望提升五倍多，提升綠能發電的效率。

二維金屬技術製造的傳感器，其高靈敏度可以讓探測更「明察秋毫」，可運用在毒氣與輻射檢測方面。二維材料還可能展現各種量子效應（比如非線性霍爾效應、超導現象等）為物理學研究開闢新天地，有助量子技術飛躍一個新高度。

單原子層二維金屬是人類首次將金屬「壓扁」到原子極限，其應用潛力與石墨烯的發現同樣偉大。正如科學家所言：「二維金屬將開啟人類文明的新紀元。」目前二維金屬實驗室製作成本高昂，還需繼續進行極端環境測試，要將實驗室級二維金屬轉化為實用，還有很長一段路要走。此次中國科學家在三維世界造出二維金屬材料，為人類的科技進步邁出重要的一步。

◎兩岸犇報綜合央視新聞、微信公眾號「科緣科普」、「南工科普」
◎編輯｜山那編

【您可能有興趣】
‧ DeepSeek突破科技封鎖 美國AI領先中國只剩3至6個月
‧《中國製造2025》讓美國迎來新的「斯普特尼克時刻」
‧ 中國首顆全電推通信衛星投入在軌運營 美太空部隊一度跟丟衛星？
‧ 中國宏偉的運河計劃
‧ 2025年中國國力攀上分水嶺的稜線