張廣宇，男，1977年生，現(xiàn)任中科院物理研究所研究員，博士生導(dǎo)師。張廣宇本科畢業(yè)于山東大學(xué)物理系，后在中科院物理研究所獲博士學(xué)位，曾在美國Stanford大學(xué)從事博士后工作，2008年擔(dān)任中科院物理研究所納米實驗室N07課題組組長，2014年起擔(dān)任中科院物理研究所納米實驗室主任。

面對如何獲得二維金屬的挑戰(zhàn)，最近中國科學(xué)院物理研究所張廣宇研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊發(fā)展了原子級制造的范德華擠壓技術(shù)，實現(xiàn)了原子極限厚度下各種二維金屬的普適制備，包括鉍、錫、鉛、銦和鎵。這些二維金屬的厚度僅僅是一張A4紙的百萬分之一，是一根頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。如果把一塊邊長3米的金屬塊壓成單原子層厚，將可以鋪滿整個北京市的地面。

張廣宇在Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nature Communications, PNAS, Advanced Materials, Nano Letters, JACS, ACS Nano, Small, PRB, APL等雜志上發(fā)表論文60余篇，總引用次數(shù)>4000次。獲得國際學(xué)術(shù)會議邀請報告30余次。擔(dān)任《Scientific Reports》《Nano Research》等國際學(xué)術(shù)期刊的編委。

“就像三維金屬引領(lǐng)了人類文明的銅器、青銅和鐵器時代，原子極限厚度二維金屬有望推動下一階段文明的發(fā)展，帶來超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏探測、極致高效催化等眾多領(lǐng)域的技術(shù)革新。此外，范德華擠壓技術(shù)為二維金屬合金、非晶和其他二維非層狀材料也開辟了有效原子級制造方案，為各種新興的量子、電子和光子器件應(yīng)用勾勒出美好愿景。”論文共同通訊作者、中國科學(xué)院物理研究所研究員張廣宇說。

諾貝爾獎得主Richard E. Smalley教授曾在2001年提出碳納米管研究領(lǐng)域的一個重要難題和研究目標(biāo)：如何制備出由單一手性碳納米管整齊平行緊密排列而成的晶體結(jié)構(gòu)？國內(nèi)外許多科學(xué)家都在嘗試攻克這一難題。然而，二十多年過去了，Smalley教授提出的目標(biāo)一直未能實現(xiàn)。

3月13日，中國科學(xué)家在《科學(xué)》（Science）上發(fā)表題為“homochiral carbon nanotube van der waals crystals”的研究論文，論文以first release的形式在Science網(wǎng)站提前在線發(fā)表。該研究開發(fā)了一種制備碳納米管陣列的全新方法，成功實現(xiàn)了單一手性平行密排碳納米管陣列的直接生長，首次得到了碳納米管范德華晶體結(jié)構(gòu)，并演示了所制備的碳納米管陣列可用于制造高性能場效應(yīng)晶體管器件。

論文共同第一作者為上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院張智淳、陳一、沈沛約、陳佳俊博士、武漢大學(xué)王森和浙江大學(xué)汪博博士。共同通訊作者為史志文教授、梁齊教授、陳佳俊博士、中國科學(xué)院物理所張廣宇研究員、浙江大學(xué)金傳洪教授和武漢大學(xué)歐陽穩(wěn)根教授。論文合作者還包括上海交通大學(xué)賈金鋒教授、錢冬教授、王國華博士、馬賽群、周先亮、婁碩、吳正瀚、謝宇烽、張誠嘉、王立果、李昊楠、徐琨淇博士、浙江大學(xué)王孝群教授、中科院物理所楊威研究員、日本國立材料研究所Kenji Watanabe教授和Takashi Taniguchi教授。

碳納米管是碳材料家族（包括金剛石、石墨烯、足球烯等）中的一員明星，于1991年首次被實驗發(fā)現(xiàn)。碳納米管可以看成是由石墨烯卷曲而成的一維管子，直徑僅有1納米，是目前已知最細(xì)的材料。這種材料的電子遷移率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅基材料，為制造更快、更小、更節(jié)能的晶體管提供了可能，被視為未來電子器件的理想材料之一，有望推動下一代計算機(jī)芯片的革新。

張廣宇主要研究方向包括：低維材料和納米器件，石墨烯及二維半導(dǎo)體等材料的高質(zhì)量外延與納米精度加工，基于二維材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的疊層設(shè)計與人工構(gòu)造，低維材料中與電子與自旋相關(guān)的輸運(yùn)性質(zhì)研究，面向信息領(lǐng)域的低維材料新型納米電子、光電與量子器件。

在實際芯片應(yīng)用中，需要大量結(jié)構(gòu)完全相同的半導(dǎo)體性碳納米管以高度有序的方式排列在一起，以提高器件的一致性和功能性。然而，直接生長的碳納米管手性結(jié)構(gòu)隨機(jī)，性質(zhì)極難控制，統(tǒng)計上有1/3的碳管表現(xiàn)出金屬性，2/3的碳管表現(xiàn)為半導(dǎo)體性，而且通常存在排列方向混亂的問題，嚴(yán)重制約了碳納米管在集成電路中的應(yīng)用。

新奥门四不像资料在我國神話傳說中，哪吒以蓮重塑肉身的故事家喻戶曉，而如今，中國科學(xué)家正以另一種方式演繹著“重塑金身”的現(xiàn)代傳奇。近期，中國科學(xué)院物理研究所的科研團(tuán)隊，成功為金屬材料“重塑金身”，實現(xiàn)了厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一的單原子層金屬，為人類探索物質(zhì)世界打開了全新維度。

“原子極限厚度二維金屬的實現(xiàn)補(bǔ)充了二維材料家族的一大塊拼圖，還有望衍生出各種宏觀量子現(xiàn)象，促進(jìn)理論、實驗和技術(shù)的進(jìn)步。”論文共同通訊作者、中國科學(xué)院物理研究所特聘研究員杜羅軍說。

針對以上挑戰(zhàn)，上海交通大學(xué)史志文團(tuán)隊聯(lián)合武漢大學(xué)歐陽穩(wěn)根團(tuán)隊、浙江大學(xué)金傳洪團(tuán)隊和中科院物理所張廣宇團(tuán)隊，獨辟蹊徑開發(fā)出全新的滑移自組裝生長技術(shù)，在原子級平整的六方氮化硼基底上實現(xiàn)了單一手性密排的碳納米管陣列的直接生長，形成碳納米管范德華晶體這一完美結(jié)構(gòu)。

據(jù)人民網(wǎng)報道，國際審稿人一致給予高度評價，認(rèn)為該工作“開創(chuàng)了二維金屬這一重要研究領(lǐng)域”“代表二維材料研究領(lǐng)域的一個重大進(jìn)展”。