中国科学院科学家创新范德华挤压技术实现二维金属的普适制备

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二维材料研究取得突破性进展：中国科学家实现原子级厚度二维金属的普适制备

自2004年石墨烯问世以来，二维材料领域持续蓬勃发展，为凝聚态物理和材料科学带来了诸多突破。然而，现有二维材料大多局限于范德华层状材料。原子级厚度的二维金属材料的制备一直是该领域的一大挑战，其成功将极大拓展二维材料家族，并有望催生新的宏观量子现象。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的研究团队，创新性地提出了一种“范德华挤压”技术。该技术利用高质量单层二硫化钼(MoS2)作为压砧，在原子尺度下对熔融金属进行挤压，成功制备出多种原子级厚度的二维金属，包括铋(Bi)、锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)和镓(Ga)。这些二维金属被MoS2层完美封装，展现出优异的环境稳定性，并具有利于器件制备的非成键界面。

实验结果表明，单层铋的电导率随温度降低近线性增加，表现出典型的金属特性，室温电导率比块体铋高出一个数量级以上。更重要的是，单层铋展现出显著的p型电场效应，其电阻可通过栅压调控达35%，远高于块体金属的调控能力（通常小于1%）。这一发现为低功耗全金属晶体管和高频器件的设计提供了新的可能性。此外，该技术还能精确控制二维金属的层数，为研究层赝自旋等新奇特性提供了途径。

该研究成果于3月12日发表在《自然》杂志上，审稿人给予高度评价，认为其“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”。 这项研究为二维金属、合金及其他非范德华二维材料的原子级制备提供了高效方案，具有重要的科学意义和应用前景。 该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

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