主要观点总结
本文介绍了物理所科研团队在三维世界成功造出二维金属材料的研究成果，引发广泛关注。文章详细解释了二维材料的定义和特性，包括其独特的物理性质和研究价值。同时，也介绍了不同二维材料（如石墨烯、二硫化钼等）的性质和应用前景。此外，文章还介绍了金属二维化的挑战和最新进展，包括原子级制造的范德华挤压技术及其在制备二维金属方面的应用。
关键观点总结
关键观点1: 物理所科研团队成功造出二维金属材料，引发关注。
物理所科研团队首次报道了三维世界造出二维金属材料的重要进展，该研究在探索二维材料的独特性质方面具有重要价值。
关键观点2: 二维材料的定义和特性得到详细解释。
文章介绍了二维材料的定义，即具有“厚度为零”特性的材料，并详细阐述了二维材料的物理性质和独特性质。
关键观点3: 不同二维材料的性质和应用前景得到介绍。
文章介绍了典型的二维材料如石墨烯和二硫化钼的性质和应用前景，包括其在电子学、光学和半导体器件等领域的应用潜力。
关键观点4: 金属二维化的挑战和最新进展得到阐述。
文章指出金属二维化的挑战和最新进展，包括原子级制造的范德华挤压技术的研发及其在制备二维金属方面的应用。
关键观点5: 参考文献和相关资源附于文章末尾。
文章末尾附有相关的参考文献和资源链接，供读者进一步学习和探索相关主题。
正文
近日，
物理所科研团队在三维世界造出二维金属材料
，
这一科研进展受到了广泛关注，登上了各大网站的热搜。
网友们除了震撼于科学的迅猛发展，也由该突破联想到“二向箔”“纳米飞刃”等科幻作品中的高端科技，还有人对“二维”的界定感到迷惑不解。
许多人对“二维”的印象，约莫来自于《三体》中
被
二向箔打击后二维化
的太阳系：“三维世界的一切跌入二维后都将死去，没有什么能够活在厚度为零的画中”。这样梦幻的奇景，真的能出现在现实中吗？在科学研究领域中，“二维”指的具体是什么？
在科幻中，大家感性上理解“厚度为零”的二维，其实更接近于数学或者几何学概念中的“二维”。
在数学和几何学中，二维空间指的是
“仅包含两个独立方向的
空间
”
。更易于理解来说，仅由长度和宽度（在几何学中为X轴和Y轴）两个要素构成，其厚度为零。
从大家大一学习的《线性代数》出发，我们可以用另外一套语言来描述二维空间。“向量”，是指具有大小和方向的量，可以表示为一个箭头，也可以表示成一组有序的数字列表。两个数乘向量的和被称为这两个向量的线性组合，而两个向量的全部线性组合构成的向量集合称为它们“张成的空间”。
平面是二维线性空间，因为平面上的任何一点都可以用两个线性无关向量的线性组合来表示
。
对于真实存在的物体，或者更精确一些，“材料”来说，“二维”并非指其完全没有厚度，而是在长、宽、高至少一个维度上的尺度达到
纳米
（一般认为小于100nm为二维）级别。
若是从材料中电子运动的角度考虑，维度描述的是
材料中电子能在几个方向自由运动
。若
电子仅能在两个方向上自由运动（平面内），则称其为二维材料
。
更简单讲，由单原子层或几个原子层构成的材料就属于二维材料 。
讲到这里，大家可能会在评论区提问：小编小编，二维材料的定义这么不严谨吗？单层或者好几层原子都能算？那要怎么判断一个材料属不属于二维材料呢？
事实上，二维材料作为一个单独的名词和科研领域，定义的重心并不只在组成意义上的“厚度、层数”，更重要的是这些极薄的仅少数原子层的材料具有
区别于块体材料的性质
。
（就如同我们看纳米飞刃，不仅着眼于其肉眼不可见的纤细，更看重其极高的强度）
正因为二维材料展现出了块体材料没有，或是与
块体
材料相异的神奇特性，它们才被单独制备和研究。
导致二维材料和体材料差异的原因有很多，最常见的包括以下几个：
二维材料的能带结构可能与块体材
料不同
，从而
使二维材料具有块体材料不具备的性质。（能带理论是讨论晶体中电子运动行为
的
模型。
通过能带之间的能隙，我们能判断晶体的
导电性质
，区分出导体、半导体和绝缘体。）
二维材料对外界的调控更敏感，可以通过调控达到体材料无法到达的状态
。这是因为二维材料原子都在表面，没有被藏起来，体系的复杂度降低了。
二维的体系中也蕴含着三维体系所没有的物理
。当电子仅在二维平面中运动时，电子在垂直方向不再表现出自由电子的运动形式，其连续的能谱将量子化为分立的能级。在一些特殊的外部条件下，二维体系中会出现
量子霍尔效应
（低温强磁场下，二维电子系统的霍尔电导出现量子化平台）。
这些新奇的差异，很好地在几个经典的二维材料中表现出来了。
二维材料领域的蓬勃发展，始于2004年英国曼彻斯特大学Geim团队首次通过
胶带剥离出仅有一层碳原子的石墨烯
。
石墨烯晶格结构、首次分离出的石墨烯光学显微镜照片和其边缘的原子力显微镜图像
石墨烯具有
六边形的蜂窝状结构
，与其体材料石墨拥有完全相同的化学组分，但它们在电学、光学、力学等性质上都有差异。石墨烯的
电子迁移率（电子在单位电场的迁移速度）非常高，还是已知强度最高的材料之一，并且近乎透明
；但石墨由于层层堆叠的结构，它在沿着层和垂直层的方向导电能力不同，它质地很软，还常被用作润滑剂，并且不透明。最后，从能带模型看，
石墨烯、多层石墨烯和石墨的能带互不相同
，这使得他们各自都有独特的物理性质。
石墨烯是研究量子霍尔效应的良好平台
。在石墨烯中，发现了理论预言的狄拉克费米子、整数量子霍尔效应、分数量子霍尔效应等。
这些都说明了石墨烯作为二维材料，所展现出的不同于其块体材料的独特性质。
二硫化钼隶属于
过渡金属硫属化物
（TMDs，小编真的没在骂人），是过渡金属硫属化物中研究最为广泛的一种半导体材料。
单层二硫化钼是
两个硫原子层夹一个钼原子的“三明治”结构
，硫原子与钼原子通过共价键相结合；块体二硫化钼则是
单层二硫化钼层与层之间通过范德华力结合
的。
二硫化钼单层与其块体材料在性质上也有差异。二维材料的
电子迁移率大、开关比高、机械强度和柔韧性好
，反之体材料的电学性质和力学性质都较差。
他们最突出的差异，当属单层硫化钼与体材料的能带结构。
当块体的二硫化钼逐渐减薄时，其能带结构逐渐发生变化，在单层时其能隙从间接能隙突变为直接能隙（导带底和价带顶对齐）
，这直接改变了单层二硫化钼的光学特性。
体材料二硫化钼一直作为润滑剂使用，而单层二硫化钼在
半导体器件的发展
中展现出了巨大的潜力，有望成为突破晶体管微缩瓶颈的候补材料之一。二维金属的突破，正是以单层二硫化钼作为封装实现的。
