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記者從中國科學(xué)院物理研究所獲悉,該所科研團(tuán)隊近期成功研制出厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一的單原子層金屬,這是國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料的制備,開創(chuàng)了二維金屬研究新領(lǐng)域。這種材料未來可以為超微型低功耗晶體管、透明顯示等領(lǐng)域帶來技術(shù)革新。該科研成果于北京時間3月13日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。

在我們?nèi)粘I钪?,人們見到的材料都是三維的,也就是具有一定長度、寬度、高度,但如果把一個維度抹平,那就是二維材料。例如一本書就具有長寬高,而二維材料就像是從這本書上單獨撕下來的一頁紙,看上去只有長和寬,厚度在我們?nèi)庋劭磥韼缀鯙榱?。在科學(xué)界,真實的二維材料就是厚度為單個原子或者少數(shù)幾個原子的材料,一般厚度僅僅是一張A4紙的百萬分之一。

如何把金屬材料也能做得這么薄呢?這在科學(xué)界極具挑戰(zhàn)性。中國科學(xué)院物理研究所張廣宇研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊發(fā)展了原子級制造的范德華擠壓技術(shù)。這種技術(shù)采用的壓砧是原子級平整、表面無懸掛鍵的材料??蒲袌F(tuán)隊通過將金屬熔化并利用團(tuán)隊前期制備的高質(zhì)量單層二硫化鉬范德華壓砧擠壓,實現(xiàn)了原子極限厚度下鉍、錫、鉛等二維金屬的普適制備。二維金屬的實現(xiàn)超越了當(dāng)前二維范德華層狀材料體系,補充了二維材料家族的一大塊拼圖。

我國在三維世界造出二維金屬材料

△范德華擠壓技術(shù)制備二維金屬的過程示意圖

據(jù)了解,通過范德華擠壓技術(shù)制備的二維金屬上下均被單層二硫化鉬所封裝,具有非常好的環(huán)境穩(wěn)定性。這項研究成果有望開創(chuàng)二維金屬研究的新領(lǐng)域,為超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏傳感探測、極致高效催化等眾多領(lǐng)域帶來技術(shù)革新。(記者 帥俊全 褚爾嘉)

責(zé)任編輯:趙睿

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