哪吒“重塑金身”的故事流传已久，其关键就在于材料的选择。无独有偶，科学家们也在执着探索给材料“重塑金身”。
中国科学院物理研究所（以下简称“物理所”）成功为金属“重塑金身”，实现了厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属，有望开创二维金属研究新领域。
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制备二维金属的挑战
自2004年单层石墨烯发现以来，二维材料极大颠覆了人类对材料的原有认知，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20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。
然而，这些二维材料局限在层状材料体系，其三维母体的原子层通过弱的范德华力相连，可通过机械剥离等方式来获得二维单层。
纵观整个材料数据库，层状材料的占比是非常小的，97.5%以上的是非层状材料，如生活中随处可见的金属。
不同于层状材料，金属由于每个原子在任意方向均和周围原子有强的金属键相互作用，要想将其重塑为原子极限厚度的二维金属，就好比从压缩饼干中剥出像千层饼那样完整的一层来一样，极具挑战性。
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新技术开创未来
面对挑战，物理所发展了原子级制造的范德华挤压技术，通过将金属熔化，并利用团队前期制备的高质量单层二硫化钼（MoS2）范德华压砧挤压，实现了原子极限厚度下各种二维金属的普适制备，包括铋 (Bi, 6.3 Å)、锡 (Sn, 5.8 Å)、铅 (Pb, 7.5 Å)、铟 (In, 8.4 Å) 和镓 (Ga, 9.2 Å)。
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。如果把一块边长3米的金属块压成单原子层厚，将可以铺满整个北京市的地面。
范德华挤压制备的二维金属上下均被单层MoS2所封装，具有非常好的环境稳定性和非成键的界面，有利于器件制备以探测二维金属的本征特性。
▲单层二硫化钼封装的单层金属铋
电学测量表明，单层铋的室温电导率可达～9.0×106S/m，比块体铋的室温电导率（7.8×105S/m）高一个数量级以上。并且，单层铋展现出明显的P型电场效应，其电阻可被栅压调控达35% （块体金属通常小于1%），为低功耗全金属晶体管和高频器件提供了新思路。
范德华挤压技术还能以原子精度控制二维金属的厚度（即单层、双层或三层），为揭示以前难以企及的层依赖特性提供了可能。
相关研究成果3月12日发表于《自然》杂志，审稿人高度评价该工作：“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”。
来源：中国科学院物理研究所