材料科学领域只见证了极少数具有彻底改变我们世界的潜力的发现和技术进步，而二维 (2D) 材料的出现是其中的佼佼者。2004 年，石墨烯从石墨中分离出来，这种材料的特点是原子级薄度，主要受表面效应的影响，开辟了材料科学的新领域。二维材料的研究，包括石墨烯及其对应物，如硅烯、锗烯、磷烯，以及过渡金属二硫属化物 (TMD)、MXenes 和其他层状半导体，已经发展成为一项全球性的努力，涉及物理、化学、工程和生物等不同领域的数千名研究人员。二维材料的独特之处在于其层状结构，包括强的平面内化学键和层间弱的平面外耦合。这种结构排列允许单个原子层分裂，当材料厚度减小到单层或几层时，电子特性会发生非凡的变化。这种现象被称为量子限制，它赋予二维材料独特且往往出乎意料的特性，推动了对各个领域新应用和创新途径的探索。随着研究人员深入研究这些层状材料的复杂性，越来越明显的是，它们有望开启前所未有的可能性，为科学技术的突破性进步铺平道路。