我们在日常生活中见到的材料都是拥有长、宽、高的三维形态，若将高度极致压缩，就形成了只有长和宽，而厚度趋近于零的二维材料。这可以想象成把一根头发丝均分二十万份，或把一张A4纸均分一百万层，每一层的厚度，就接近二维材料的尺度。中国科学院物理研究所张广宇团队近日取得重大突破，首次成功制备出金属的二维形态，这不仅使金属呈现出颠覆传统认知的物理特性，更蕴藏着重塑未来科技发展的巨大潜力。本期《开讲啦》，中国科学院物理研究所研究员张广宇、曹则贤将带我们推开通往二维世界的大门，一同探索新材料领域的无限可能。
超市里藏着的诺贝尔奖
当我们穿梭在超市的货架间，恐怕很难把这里与“诺贝尔奖”联系在一起。张广宇提到，2010年的诺贝尔物理学奖的秘密，就藏在货架上的一卷透明胶带里！科学家们曾认为，二维材料在热力学上无法稳定存在，如果薄到一定程度，它一定会因为热扰动而“碎掉”。然而，两位英国科学家抓住石墨如“千层饼”一般的层状结构特性，用胶带反复粘贴、撕扯之后，见证了奇迹的发生——人类发现了世界上最早的二维材料石墨烯。
曹则贤补充，这种方法听起来很简单，但背后需要深厚的科学积累作为支撑。看似随手而为的灵光一现，实则是长期深耕专业、洞察物质规律后的实验巧思。
中国科学家
从非遗中找到“降维”灵感
制备二维金属，曾被国际学界视为“不可能完成的任务”，其难点在于，金属不像石墨拥有层状结构，可以轻松剥离。金属的原子间通过强大的金属键紧密锁死，更像是一块“压缩饼干”，想从中完整“撕”出单原子层，难度无异于登天。
面对这一世界难题，张广宇团队另辟蹊径，从国家级非物质文化遗产——南京金箔锻制技艺中汲取灵感，独创了“范德华挤压”技术。他们甚至亲手造了一台实验压机，利用二硫化钼作为“压砧”，成功将金属铋“挤”成了一个原子厚度的二维形态。回忆起第一次在显微镜下看到二维金属的那一刻，张广宇仍难掩激动：“那一晚，我激动得彻夜未眠。”
这被曹则贤研究员赋予了独特的中式浪漫，他将唐诗中“捣衣砧上拂还来”的意境，与实验室里利用“压砧”制备二维金属的原理巧妙结合，证明了古人早已洞悉物理之美。
边长3米立方体金属块
就可以铺满北京？
在分享中，张广宇给出了一个震撼的对比：如果将一块边长3米的立方体金属全部制成二维金属，其面积足以铺满整个北京！张广宇作出解读：二维金属，本质是原子级薄膜材料，它的厚度极致纤薄，仅约一根头发丝直径的二十万分之一，更是一张普通打印纸厚度的百万分之一。从微观视角来看，这类材料的纵向维度几乎被压缩为零，消除了立体结构的“高度”概念，整体厚度被精准控制在原子尺度，达到物质结构拆分的最小极限。
正是这种极致薄度，彻底改变了金属原本的物理与化学属性。相较于传统体材金属，二维金属在导电、导热、柔韧、催化性能等方面都会涌现出颠覆认知的神奇特性。
视网膜、超级存储器？
二维材料打开无限想象
在互动环节，张广宇分享了团队一项前瞻性研究：利用单原子层的二硫化钼材料制造“人造视网膜”。这种视网膜可以将光信号转化为电信号，理论上若能与人体的神经系统兼容，未来或可让人类看到红外线与紫外线，赋予我们超越自然极限的“超视觉”。
每一次对微观世界认知的推进，都在拓展人类文明的边界。张广宇认为，二维金属有望在后信息时代的电子信息、量子科学等前沿领域发挥关键作用。现场一位青年观众更是提出了大胆的设想：能否利用二维材料制造出永久保存海量信息的“超级胶卷”，将人类所有的文明景象记录其中？张广宇对这个想法给予了肯定，他指出，信息存储技术的核心趋势正是将存储单元不断微型化，当存储介质薄至原子层级，信息的保存密度与持久性或将迎来前所未有的突破，让记忆得以在微观世界中永恒流传。
5月3日（周日）22:30档，CCTV-1综合频道《开讲啦》，跟随张广宇、曹则贤研究员一起走进二维世界，解锁金属二维材料的无限可能！
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