二维材料研究，正在从“材料与现象驱动”，系统性转向“应用牵引 + 规模化 + 标准化”的新阶段。
五条主线：
1.研究范式发生根本转变
领域已从“发现新材料 / 新物理”转向“能否稳定制造、可靠集成、真实使用”。
2.规模化与一致性成为第一性问题
不论是石墨烯、TMD 还是 MXene，可重复、可放大、可控质量比“性能极值”更重要。
3.集成是二维材料真正的‘阿喀琉斯之踵’
转移、界面污染、应力、失配，是几乎所有器件和系统失败的根源。
4.新物理与新应用高度耦合
Moiré、极化激元、量子光学、类脑计算不再是“猎奇物理”，而是潜在器件平台。
5.AI 正在成为‘隐形基础设施’
从材料发现、合成调控、结构识别到性能预测，AI 被视为不可或缺的加速器。
如果站在 2025 年这个时间点回看，二维材料领域过去十年的问题，并不是“失败”，而是——我们在很长一段时间里，被几种集体性的共识幻觉牵着走。这份《2025 二维材料路线图》的真正价值，不在于它总结了多少材料、多少方向，而在于它第一次用相当克制、但足够清醒的方式，系统性地给整个领域“降了温、纠了偏”。
一、我们被什么方向“过度吸引”了？
1、对“性能极值”的长期迷恋
过去十年，二维材料器件研究最典型的路径是：换材料 → 刷指标 → 发文章 → 下一个材料；更高迁移率、更强光响应、更薄沟道、更高开关比。这些结果当然重要，也推动了领域早期的快速扩展。但问题在于：大量“突破性性能”，高度依赖不可复制的工艺细节。
- 特定衬底
- 特定转移流程
- 特定环境条件
- 特定操作者经验
路线图没有直接否定这些工作，但非常明确地传递了一点：“Hero device” 并不等于 “technology”。当一个结果只能在“理想器件 + 理想条件”下存在，它更像物理展示，而不是工程起点。
2、把“大面积单晶”当作产业答案
“大面积”“单晶”“外延取向可控”，曾经是二维材料领域几乎最受追捧的关键词。但十年下来，现实越来越清楚：
- 大面积 ≠ 高良率
- 单晶 ≠ 工艺窗口宽
- 外延完美 ≠ 后续集成不翻车
路线图反复强调的其实是一个被忽视的事实：生长只是开始，真正的困难在生长之后。当材料进入转移、图形化、接触、封装阶段，很多“完美结构”迅速退化为“不可控变量”。
3、 “替代 CMOS”的叙事，误导了太久
不可否认，“后摩尔时代”“硅的终结者”曾经是二维材料最重要的传播标签。但这条叙事，在路线图中被非常明确地放弃了。二维材料不是来“取代硅”的，而是嵌入到硅已经不经济、不高效、不可继续缩放的架构缝隙中。这是一次必要但迟到的认知修正。
二、哪些真正重要的问题，被我们长期低估了？
1、 集成，从来不是“工程细节”
在很长一段时间里，转移污染、界面态、残余应力、接触不稳定，被视为“迟早会解决的工程问题”。路线图给出的判断非常明确：如果你现在不正面解决集成问题，它未来也不会自动消失。二维材料的许多失败案例，并不是材料性能不够好，而是从一开始就没有一条现实可行的集成路径。
2、一致性与统计意义，被系统性忽视
过去十年，我们习惯展示“最优器件”，却很少回答：
- 这批器件里，有多少能工作？
- 性能分布是什么样？
- 漂移和老化如何？
但产业真正关心的，从来不是那一个“最好”，而是大多数能不能稳定地“差不多好”。路线图第一次把可重复性、统计意义、标准化提升到了与“性能指标”同等的高度。
3、 系统级思维，长期缺位
无论是逻辑器件、光电器件，还是类脑器件，二维材料研究长期停留在：材料 → 单器件 → 概念演示，但在存算一体、类脑计算、3D 集成中，真正决定成败的不是某一个器件，而是：
- 架构是否成立
- 能效是否闭环
- 系统是否具备规模潜力
路线图对“系统级设计”的反复强调，本质上是在提醒：单点性能的时代，正在结束。
4、 未来 3–5 年最值得下注的研究方向
方向一：面向应用的“定制化生长与集成”
- 不追求通用最优
- 追求“为某一应用定制的刚好够用”
方向二：二维材料 × 3D 集成架构
- 后摩尔时代的真实落点之一
- 尤其在存算一体、传感-计算融合中
方向三：类脑 / 光-电-存融合器件
- 不拼 CMOS 性能
- 拼系统能效与功能新范式
方向四：AI 驱动的合成–结构–性能闭环
- 不再是“AI+材料”的概念
- 而是实际可用的工艺与设计工具
方向五：标准化、计量与可制造性研究
- 学术上“看起来不性感”
- 但极其稀缺、极具产业话语权
三、这篇路线图，纠正了哪些“共识幻觉”？
幻觉一：再发现几个新二维材料，一切都会好起来
路线图明确指出：
- 新材料发现 ≠ 技术突破
- 可制造性、稳定性、集成路径，优先级更高
这是对“材料发现至上主义”的一次集体降温。
幻觉二：二维材料的失败，是因为材料还不够好
路线图给出的潜台词是：很多失败，其实是系统设计失败，而不是材料失败。这是一次非常重要的责任转移——从“材料不行”，转向“设计不成立”。
幻觉三：应用会自然从基础研究中长出来
路线图第一次明确强调：应用必须被主动设计，而不是被动等待。这意味着：没有应用牵引的基础研究，风险正在变大。
四、写在最后：这不是否定，而是“成熟的开始”
二维材料这十年，不是走错了方向，而是走得太理想主义了。路线图真正宣告的，并不是某些方向的“死亡”，而是一个时代的结束：材料优势，只有在系统成立的前提下，才有意义。如果说过去十年，是“材料的黄金时代”，那么接下来的十年，将是集成、架构与真实应用的时代。
文章链接： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/ae2b82
文章标题： The 2D Materials Roadmap
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