“最薄之物”是什麼？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麼薄的材料，這就是二維材料。

  《物理世界》（英國物理學會主辦）日前公布“2025年度十大科學突破”榜單，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心張廣宇團隊主導的“首例二維金屬製備”成果成功入選。這是該榜單自2009年設立以來，我國主導研究第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、分子超流現象等國際重大突破共同躋身前列。

  自2004年石墨烯被發現並開啟二維新紀元以來，全球科學家已製備出數百種二維材料，理論預測更是接近2000種，但這些材料均局限於層狀體系——類似“千層餅”的結構，可通過機械剝離等方式獲得單層。而佔元素周期表約80%的金屬元素，則因具有非層狀結構、強金屬鍵及高對稱性，如同“壓縮餅乾”般難以被拆分，這使得獲得原子級薄的二維金屬長期被學界認為是“不可能完成的任務”，並成為二維材料領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，獨創相關技術，利用團隊自主研發的原子級平整單層二硫化鉬壓砧進行擠壓，實現了埃米級（1埃米等於0.1納米）極限厚度下二維金屬的普適製備，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髮絲直徑的二十萬分之一、A4紙厚度的百萬分之一。

  通過該項技術突破所製備的二維金屬具有良好的環境穩定性，在超1年的實驗測試中無性能退化，為探索材料本徵特性奠定了基礎。“這一突破不僅填補了二維材料家族的關鍵空白，更開闢了全新研究領域。”論文共同通訊作者、中國科學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、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。在他看來，目前實現的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，為該領域留下廣闊空間。

  《物理世界》“年度十大科學突破”的入選成果需滿足“科學意義重大、推動知識邊界、理論與實驗緊密結合、引發全球物理學家廣泛關注”四大核心標準。該成果憑藉對材料科學的顛覆性貢獻、獨創技術的普遍價值及廣闊應用前景成功躋身榜單，標誌着我國在二維材料原子製造領域躋身國際領先地位。（記者 崔興毅）