Forskare från Kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat en banbrytande teknik för att skapa tvådimensionella (2D) metaller med endast några få atomers tjocklek. Denna innovation, kallad ”van der Waals-kompression” (vdW-kompression), har möjliggjort framställning av ultratunna metallskikt av vismut, tenn, bly, indium och gallium med en tjocklek på endast 6,3-9,2 ångström14.
Tillverkningsprocessen
Tekniken innebär att rent metallpulver placeras mellan två extremt platta safirkristaller belagda med molybdendisulfid (MoS₂). Metallen värms upp till cirka 400°C tills den smälter och pressas sedan under enormt tryck på upp till 200 megapascal2. Denna process resulterar i metallskikt som är endast några få atomer tjocka – i vismuths fall endast två atomer24.
De två MoS₂-lagren fungerar som ”städ” i processen och är avgörande av två anledningar:
- Deras atomärt platta, dangling-bond-fria yta säkerställer jämn tjocklek över stora områden
- Den höga elasticitetsmodulen (>300 GPa) hos både safir och MoS₂ gör att de kan motstå extrema tryck47
Egenskaper och stabilitet
De framställda 2D-metallerna stabiliseras genom fullständig inkapsling mellan två MoS₂-monolager, vilket skapar icke-bundna gränssnitt och gör dem miljömässigt stabila i över ett år37. Detta möjliggör tillgång till deras inneboende egenskaper som tidigare varit ouppnåeliga.
Elektriska och spektroskopiska mätningar av monolager av vismut visar exceptionella fysikaliska egenskaper:
- Nya fononlägen
- Förbättrad elektrisk ledningsförmåga
- Märkbar fälteffekt med p-typ beteende
- Stor icke-linjär Hall-konduktivitet17
Potentiella tillämpningar
Dessa ultratunna 2D-metaller öppnar upp för flera spännande tillämpningsområden:
- Elektronik: Transparenta flexibla elektroder för tunnare, mer hållbara vikbara telefonskärmar och transistorer med ultralåg effektförbrukning3
- Katalys: Förbättrad effektivitet för kemiska reaktioner med upp till tiotals gånger3
- Kvantfysik: Nya plattformar för att studera kvant-Hall-effekter och topologiska fasövergångar3
- Miniatyrisering: Enheter tillverkade av dessa atomtunna metaller kan krympa chipvolymer med tusen gånger samtidigt som strömförbrukningen reduceras till 1 procent av nuvarande nivåer3
Forskarna kan även finjustera kompressionstrycket för att med precision skapa metallplattor som är tre, fyra eller fler atomer tjocka, vilket ger möjlighet att utforska lagerberoendet hos 2D-metallernas egenskaper27.
Denna metod representerar ett betydande framsteg inom materialvetenskap och öppnar upp för en ny era av 2D-metallforskning med potential att revolutionera elektronik, kvantdatorer och fotonik47.
Citations:
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40075183/
- https://www.newscientist.com/article/2471224-metals-can-be-squeezed-into-sheets-just-a-few-atoms-thick/
- https://www.chinadaily.com.cn/a/202503/13/WS67d2a64fa310c240449daa96.html
- https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=41314
- https://english.news.cn/20250313/7955ea6e50fc4aebb53d0fbc9c839346/c.html
- https://bioengineer.org/revolutionary-atomic-manufacturing-chinese-scientists-make-breakthrough-in-2d-metals/
- https://phys.org/news/2025-03-scientists-universal-technique-van-der.html
- https://www.scmp.com/news/china/science/article/3302573/metal-sheets-ultra-thin-feats-are-chinas-2d-metals-future-electronics
- http://english.cas.ac.cn/newsroom/cas_media/202503/t20250314_903846.shtml
- https://www.linkedin.com/posts/vishwanath-s-0814_realization-of-2d-metals-at-the-%C3%A5ngstr%C3%B6m-activity-7307486946677641217-H4FF
- https://www.youtube.com/watch?v=n7BRXNXkuns
- https://english.cas.cn/newsroom/mutimedia_news/202503/t20250314_905556.shtml
- https://advancedcarbonscouncil.org/blogpost/2151389/508971/New-Technique-Enables-Production-of-Ultrathin-2D-Materials
- https://www.globaltimes.cn/page/202503/1330035.shtml
- https://www.chemistryworld.com/news/metal-layers-just-a-few-angstroms-thick-display-unusual-electronic-properties/4021168.article
- https://x.com/En_formare/status/1899912773099987284
- https://twitter.com/Nature/status/1900516763260846126
- https://media.springernature.com/full/springer-static/image/art:10.1038%2Fs41586-025-08711-x/MediaObjects/41586_2025_8711_Fig1_HTML.png?sa=X&ved=2ahUKEwil4pyMxK-MAxWCUaQEHX2hHdoQ_B16BAgGEAI
Answer from Perplexity: pplx.ai/share
