我，王恩哥与刘开辉教授，以及我们的合作者，近日在科学研究上取得了一项重大突破。我们利用电镀技术成功制备了厚度达毫米级的单晶铜片，并且提出了一个全新的外延电镀机制，即“衬底表面原子台阶诱导单晶生长”。这个创新成果已经发表在《科学通报》上，为金属材料的工业化应用提供了新的可能性。

传统上，单晶铜材料由于其缺陷稀少和高纯度，在电力传输、通信以及其他领域有着广泛的应用前景。但是，由于目前商业化生产中只能通过昂贵且尺寸有限的块体单晶铸锭切割来获得，这限制了其规模化使用。相比之下，电镀技术因其低成本、高效率和易操作性而成为现代金属加工的标准方法。

然而，在传统外延电镀过程中，当镀层达到几微米厚时，由于缺陷积累导致孪晶出现，最终只能获得薄膜。而我们提出一种“原子台阶引导原子精准排列”的策略，使得通过简单、易操作且经济实惠的电镀方法，可以制造出厚度可达毫米量级的单晶铜片。这项工作依赖于高指数单晶铜衬底上的原子台阶来引导铜原子的精确排列，从而解决了以前无法克服的问题，即随着镀层增加，结构会从多晶转变为孪晶，再到完全失去顺序。

我们的新方法不仅实现了毫米级厚度单晶铜片的外延电镀，而且为金属材料的大规模生产提供了一种简单有效且易控制的手段。这一发现对推动高速电子、大功率设备等领域高端应用具有重要意义，同时也可能扩展到其他金属和合金材料，以提升它们在工业、国防等各个行业中的性能。此文已发布至相关论文信息链接https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.06.023供公众参考。