2004 年，石墨烯的机械剥离成功开启了二维材料的新纪元。此后的 20 年里，数百种二维材料被制备出来——从过渡金属硫族化合物到黑磷，从 MXene 到二维钙钛矿。但有一个" obvious "的成员始终缺席：金属本身。
直到 2025 年 3 月，中国科学院物理研究所张广宇团队在《自然》发表论文，首次实现大面积二维金属的普适制备。这项成果入选《物理世界》2025 年度十大科学突破。一个看似简单的问题浮出水面：为什么二维金属的制备滞后了整整 20 年？
不是不想，是不能：范德华材料的"特权"
过去 20 年二维材料家族的快速扩张，建立在一个隐蔽的前提之上：它们都是范德华层状材料。这类材料的层与层之间通过较弱的范德华力结合，可以用胶带反复剥离——石墨烯的制备方法本质上是一种"暴力拆解"。
但金属不是这样。金属键是高度对称、各向同性的强键合，没有天然的解理面。你无法用胶带从一块金箔上撕下单原子层——它只会变形、断裂，或者根本撕不下来。科学网 2025 年 3 月的报道明确指出："金属是高度对称的非范德华材料，各向同性且强的金属键导致二维金属的制备极具挑战。"
这 20 年的滞后，不是科学家不够努力，而是制备范式的根本限制：当你的工具只能处理层状材料时，非层状材料就只能等待新工具的诞生。
范式转换：从"剥离"到"挤压"
张广宇团队的突破在于换了一条路：既然金属不能剥离，那就挤压。
他们开发的"范德华挤压技术"核心思路是：将金属熔化，然后用两层单层二硫化钼（MoS₂）作为"范德华压砧"从上下两侧挤压。MoS₂是范德华材料，表面原子级平整且无悬挂键；熔融金属在挤压过程中被压成原子级厚度，同时被上下两层 MoS₂封装保护。
这种方法实现了五种金属的二维化：铋（6.3Å）、锡（5.8Å）、铅（7.5Å）、铟（8.4Å）和镓（9.2Å）。更重要的是，封装后的二维金属在超过一年的测试中无性能退化——环境稳定性问题一并解决。
等待被揭示的本征特性
制备方法的出现，才让二维金属的本征特性首次得以测量。结果有些反直觉：
- 单层铋的室温电导率约 9.0×10⁶ S/m，比块体铋高一个数量级以上
- 单层铋展现出明显的电场效应，电阻可被栅电压调控达35%——而块体金属通常小于 1%
- 范德华挤压技术能以原子精度控制厚度（单层、双层或三层），为探索层赝自旋特性提供了可能
这些特性在块体金属中不存在，在传统二维材料中也不存在。它们是二维极限下金属独有的量子行为，但只有在正确的制备方法出现后才能被看见。
材料科学中的"方法滞后"
二维金属的 20 年滞后，反映了一个更深层的问题：在材料科学中，有时限制不是理论认知，而是原子级制造的工具和方法。
理论物理学家早就预测过二维金属的电子结构，材料科学家也深知其潜在应用（低功耗全金属晶体管、高频器件、量子器件）。但在范德华挤压技术出现之前，这些预测无法被验证，这些应用无法被探索。
这不是孤例。高温超导机理研究了近 40 年仍未完全解决，部分原因也是缺乏能在原子尺度精确操控铜氧化物或铁基超导体的方法。二维材料领域本身，也在等待下一个"挤压技术"式的范式转换——也许是对非范德华材料的普适原子级制造，也许是某种全新的生长机制。
下一步
张广宇团队在论文中提出，范德华挤压技术有望扩展到二维合金和其他非范德华材料体系。如果这一技术被其他团队复现并推广，二维材料家族可能迎来第二次扩张——从"范德华材料的二维化"走向"任意材料的二维化"。
但在那之前，二维金属的 20 年等待提醒我们：材料科学的进步，有时不取决于我们知道什么，而取决于我们能做什么。
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