我国科学家在国际上首次实现大面积二维金属材料制备

1天前 来源:中国科技网 观看:3

在我国神话里,哪吒用莲藕“重塑肉身”的故事家喻户晓。有趣的是,中国科学院物理研究所的科研团队,最近也完成了一项类似的“造物”壮举。他们成功为金属“重塑金身”,在国际上首次实现大面积二维金属材料制备,创造出单原子层超薄金属,其厚度仅为头发丝直径的二十万分之一,有望开创二维金属研究新领域。相关研究成果13日在线发表于《自然》杂志。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

2004年单层石墨烯发现以来,二维材料极大地颠覆了人类对材料的原有认知,并引领了凝聚态物理、材料科学等领域的系列突破性进展,开创了基础研究和技术创新的二维新纪元。在过去二十年中,二维材料家族迅速扩大,目前实验可获得的二维材料达数百种,理论预测的更是近2000种。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

现有的二维材料都像千层饼,其三维母体材料原本是由层层叠加的结构组成,科学家只要像撕便签纸一样就能剥离出完美单层。但现实中有超过97.5%的材料,比如金属,都是“压缩饼干”结构——每个原子都像被强力胶水360度黏死,想从中撕出完整单层比登天还难。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

为从“压缩饼干”里剥出完美单层,中国科学院物理研究所张广宇研究员带领团队,发展了原子级制造的范德华挤压技术,通过将金属熔化并利用单层二硫化钼作为范德华压砧挤压,成功实现原子极限厚度下各种二维金属的普适制备。这些二维金属的厚度仅仅是一张A4纸的百万分之一,是一根头发丝直径的二十万分之一。想象一下,把三米见方的金属块压成这种二维金属,其面积能铺满整个北京。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“尽管过去实验中观察到了一些非常薄的金属材料,但其横向尺寸面积很小,一般小于100纳米,从纳米材料的定义来看,这些材料应该算零维材料,而不是二维材料。同时,以前制备的薄层金属和衬底有非常强的化学键相互作用,不能算严格意义上的本征二维材料。”论文共同通讯作者张广宇说,本研究首次实现大面积二维金属材料的制备。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

对此,国际审稿人一致给予了高度评价,认为该工作“开创了二维金属这一重要研究领域”“代表二维材料研究领域的一个重大进展”。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“就像三维金属引领了人类文明的铜器、青铜和铁器时代,原子极限厚度的二维金属,有望带来超微型低功耗晶体管、高频器件、透明显示、超灵敏探测、极致高效催化等众多领域的技术革新。”张广宇说。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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2004年单层石墨烯发现以来,二维材料极大地颠覆了人类对材料的原有认知,并引领了凝聚态物理、材料科学等领域的系列突破性进展,开创了基础研究和技术创新的二维新纪元。在过去二十年中,二维材料家族迅速扩大,目前实验可获得的二维材料达数百种,理论预测的更是近2000种。hRS即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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