制造技术的不断迭代发展带来了器件性能的飞跃， 也推动着人类技术的进步。伴随着器件特征尺寸的不断缩小， 制造技术先后经历了宏观制造、介观制造、微观制造和纳米制造等多个阶段， 当前最具代表性的半导体工艺， 已经从微米尺度走到最前沿的3 nm 左右， 并进一步向更小的尺度迈进。因此， 制造技术进入到原子尺度已不再是遥不可及的梦想， 而成为现在科技界研究前沿的现实对象。然而， 在原子尺度下， 常规制造技术在材料、结构和器件的制造过程中遇到了原理性和系统性的瓶颈和壁垒， 这种制造精度的提升将不再是线性微缩， 而是从经典行为到量子行为的跨越， 势必孕育出颠覆性的新材料、新器件和新原理。例如， 有限原子数的小团簇会呈现与块体截然不同的结构和物理性质， 甚至产生类似高温超导的“能隙”；超导基底上的铁磁原子线会形成马约拉纳费米子器件，是拓扑量子计算的载体；二维原子晶体材料家族中， 石墨烯的费米速度比块材石墨高上千倍， 扭角石墨烯则可以形成奇特的莫特绝缘体态， 单层的二硫化钼具有比块材高10 万倍的二阶非线性光学系数；原子精确操控的晶体管有可能形成相干的高质量量子点阵列， 也有可能成为具有选择性的极限单分子灵敏度的气体传感器， 等等。因此， 单原子层次上的功能器件设计与制造—原子制造， 迅速成为当前科学、技术和产业界共同关注的前沿研究热点。原子制造是采用“自下而上”的变革性技术路线， 在原子水平的高效制造工艺， 是精细制造技术发展的必然趋势， 也是物质科学的终极梦想之一。我们希望从原子这一常规物质世界的底层， 通过对单原子的精细操控， 制备新型原子材料， 构筑新器件， 并制作出新系统， 为解决“未来制造”提供一条从基础研究出发的新路线。

正是在这种科学梦想的感召及各级部门的关心和鼎力支持下， 国内快速形成了一支有影响力的学术队伍， 出现了一批优秀的工作， 使得我们出版一个以原子制造为主题的专辑成为可能。同时， 为了帮助读者系统了解原子制造—单原子层次上功能器件制造—的前沿研究与最新进展， 推动原子制造技术及相关研究的进一步发展， 本刊特邀请部分活跃在本领域前沿各研究方向的专家， 围绕原子制造主题， 从材料、物理、化学、力学、模拟、实验和理论等诸方面， 以不同的视角介绍最新进展、问题、现状和展望。

专题内容包括: 1) 原子尺度的制造与检测工艺；2) 二维原子材料与器件的研究；3) 其他原子水平的材料与器件研究。专题文章将分期刊登，2021年第2期刊出第一部分，后期会陆续刊出，欢迎各位读者关注。我相信并希望“原子制造: 基础研究与前沿探索”专辑能对相关研究提供有价值的参考， 推动该领域的发展， 为国家科技发展做出重要贡献。

（特邀编辑：高鸿钧  中国科学院物理研究所）

1. “原子制造：基础研究与前沿探索”专题编者按

特邀编辑: 高鸿钧    中国科学院物理研究所

物理学报. 2021, 70 (2): 020101

2. 基于原子操纵技术的人工量子结构研究

李宇昂, 吴迪, 王栋立, 胡昊, 潘毅

物理学报. 2021, 70 (2): 020701

3. 原子芯片的基本原理、关键技术及研究进展

李沫, 陈飞良, 罗小嘉, 杨丽君, 张健

物理学报. 2021, 70 (2): 023701

4. 从蘸笔纳米刻印术到力化学打印

俞奕飞, 曹毅

物理学报. 2021, 70 (2): 024202

5. 面向原子制造的框架核酸研究进展

杨蓓, 李茜, 柳华杰, 樊春海

物理学报. 2021, 70 (2): 026201

6. 二维Janus原子晶体的电子性质

王盼, 宗易昕, 文宏玉, 夏建白, 魏钟鸣

物理学报. 2021, 70 (2): 026801

7. 化学气相沉积法制备大面积二维材料薄膜: 方法与机制

王铄, 王文辉, 吕俊鹏, 倪振华

物理学报. 2021, 70 (2): 026802

8. 原子尺度构建二维材料的第一性原理计算研究

刘子媛, 潘金波, 张余洋, 杜世萱

物理学报. 2021, 70 (2): 027301

9. 二维原子层谷电子学材料和器件

孙真昊, 管鸿明, 付雷, 沈波, 唐宁

物理学报. 2021, 70 (2): 027302

10. 二维黑磷的光学性质

黄申洋, 张国伟, 汪凡洁, 雷雨晨, 晏湖根

物理学报. 2021, 70 (2): 027802

11. 二维平面和范德瓦耳斯异质结的可控制备与光电应用

姚文乾, 孙健哲, 陈建毅, 郭云龙, 武斌, 刘云圻

物理学报. 2021, 70 (2): 027901

12. 气相沉积技术在原子制造领域的发展与应用

郭秦敏, 秦志辉

物理学报. 2021, 70 (2): 028101

13. 核酸-金属复合物及其在原子制造领域的应用

李圣凯, 郝卿, 彭天欢, 陈卓, 谭蔚泓

物理学报. 2021, 70 (2): 028102

14. 二维材料的转移方法

廖俊懿, 吴娟霞, 党春鹤, 谢黎明

物理学报. 2021, 70 (2): 028201

15. Ta₄C_n^-/0 (n = 0—4)团簇的电子结构、成键性质及稳定性

张超江, 许洪光, 徐西玲, 郑卫军

物理学报. 2021, 70 (2): 023601

16. 新型层状Bi₂Se₃的第一性原理研究

郭宇, 周思, 赵纪军

物理学报. 2021, 70 (2): 027102