我国造出二维金属，在全球是头一份，只有一个原子那么厚，把3立方米的金属块按照这个厚度展开，能覆盖北京。就算覆盖整个河北省，也仅需一块310立方米的金属块就行。有了二维金属，就能用28纳米光刻机生产性能逼近5纳米的芯片。
人们常说薄的和纸一样，但普通A4纸厚度为 0.104毫米，一根头发的厚度约在0.1毫米到0.3毫米之间，一个原子的厚度远小于头发丝，在0.1纳米至0.5纳米之间，约为头发丝直径的二十万分之一。如果说三维金属成就了人类文明的铜、铁器时代，原子厚度的二维金属能推动下一阶段文明的发展。
比保鲜膜还薄100万倍的金属还真有，原子级二维金属是二维铋（Bi）金属，是一种具有原子级厚度的二维材料，展现出与传统三维铋金属截然不同的物理特性。三维金属的厚度通常以毫米或微米计量如0.25纳米。这种材料比钢铁硬200倍，却轻的能被风吹跑，导电性碾压铜，散热问题直接躺平，透光还能当空气净化器，雾霾见了绕着走。
中国科学院物理研究所制备的二维金属材料属于单原子层或少数原子层的范畴，比如铋单层厚度为 6.3埃，即0.63纳米、锡5.8埃即0.58纳米、铅7.5埃即0.75纳米。严格来说，单层金属通常由多个原子紧密排列成单层结构，因此厚度是单层原子的总高度。
二维材料是在两个维度上延伸无限长，而第三个维度被限制在原子尺度，如单层、双层原子的材料。例如石墨烯是单层碳原子构成的二维材料。自2004年单层石墨烯发现以来，二维材料颠覆了人类对材料的原有认知。目前实验可获得的二维材料达数百种，单这些二维材料局限在层状材料体系，就像石墨烯的千层饼结构，很容易剥出一层。但97.5%以上的是非层状材料，比如各种金属。
非层状材料由于每个原子在任意方向均和周围原子有强的金属键相互作用，类似压缩饼干，要想从中抽离出二维金属非常难。但中科院用的方法很巧妙，只用3步就成，把金属盐氯化铁+有机溶剂倒进反应釜，180℃煮3天；像海底捞甩面一样，让铁原子自己排成单层队形；然后用二氧化硅纳米针头把“金属煎饼”挑出来就有了二维金属。 前年实验时炸过3次反应釜，保洁阿姨说：还以为他们搞军火呢！
也就是通过分子束外延MBE技术来制备。这种技术是在高真空环境下，将铋原子或铼原子以一定的速率蒸发并沉积在特定的衬底表面。在高真空环境中，避免了杂质原子的干扰。铋原子从蒸发源以分子束的形式射出，当到达衬底表面时，原子会在衬底表面扩散、迁移，寻找能量很低的位置并结合。
在此过程中，衬底的温度、铋原子的沉积速率等参数都经过准确控制，使得铋原子能够按照特定的晶体结构逐层生长，形成原子级厚度的二维铋金属薄膜。选择合适的衬底如具有特定晶格结构的云母等，可以诱导铋原子按照所需的排列方式生长，从而获得高质量的二维铋薄膜。
还有就是用范德华挤压技术，用二硫化钼覆盖蓝宝石作为砧板，将金属粉末放在两层二硫化钼之间加热让金属融化，再用十万帕的压力挤压金属，将熔融金属压成透光90%的原子薄片，一直到6-9埃米之间，就能形成二维金属，导电性能暴涨10倍。普通金属导电像早高峰地铁非常挤得慌，二维金属导电像春运高铁专列，全员VIP通道！
二维金属在在多个领域展现出巨大潜力，因为高导电性、低电阻率特性用于制造纳米级低功耗晶体管，提升芯片集成度与能效。单原子层厚度赋予其高透光性，透光率超90%，可开发透明触摸屏、可折叠手机屏幕。薄且机械强度高的特性适合制造可穿戴设备的压力、温度传感器，甚至植入式医疗监测设备。大比表面积和快速离子扩散能力可提升锂、钠离子电池的充放电速率和能量密度，解决电动汽车续航瓶颈。
有了二维金属，28纳米光刻机就能造性能逼近5纳米的芯片。5纳米芯片晶体管密度约1.73亿个/mm²，而28纳米仅约0.1亿个/mm²。二维金属的电子迁移率是硅的200倍，因为二维金属厚度仅1个原子层，能绕过光刻机的分辨率限制。电子在其中跑的速度比硅快200倍，相当于给28纳米芯片装了个"涡轮增压"，能效比硅高10倍，发热量减少40%。
买台二手ASML 1900i只要500万美元，而7纳米光刻机要1.2亿美元，通过多次曝光，比如用28纳米光刻机做两次曝光，就能达到14纳米精度。华为用28纳米光刻机+二维材料，把5G基带芯片的功耗降低了35%，性能追平台积电7纳米工艺。传统28纳米芯片功耗2.5W，改造后降至1.6W，性能从1.8GHz提升到2.2GHz。 2025年我们实现二维金属+28纳米光刻机量产14纳米芯片。2027年突破10纳米级工艺性能追平台积电5纳米。2030年实现5纳米等效性能芯片的大规模量产。用上海微电子28纳米光刻机，售价1.2亿/台，造出性能堪比ASML EUV光刻机15亿/台，才能生产的5纳米芯片。这不只是省钱的问题，更是直接打破西方技术封锁的王炸。
