这个技术突破是2010年诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学物理学家安德瑞K˙金的石墨烯相关研究的延续。2004年，他和同事从笨重的石墨块中分离出了单张六面体结构的石墨烯层，此后十年间，很多学者用这种办法分离出很多种类型的大块晶体结构，云母就是一个例子，其外来名字为六角氮化硼和二硫化钼材料。
这些晶体层被认为是二维的，因为一个单原子是所有材料所能达到的最小厚度了。其他维度、宽度、长度可以更大一些，这取决于制作者的愿望。
在过去的几年中，二维晶体因为能够展现很多独特的性质，已经成为材料科学和固体物理学领域的热门话题。
我们可以把这些材料层堆叠的很稳固，它们不是以传统的方式结合在一起，而是用共享电子的共价键。但是原子在互相很靠近的时候，这些原子由于众所周知的范德华弱拉力的作用，又结合在了一起。这个力通常不足以将原子和分子控制住，但是因为二维层原子如此密集和靠近，因此累积起来的力量变得很强大。
这类材料工程提供了诱人的可能性，想象一下室温超导体。输电没有能量损失一直是科学家的目标。如果能做到这一点的材料被找到，将对我们人类文明产生深远的影响。有一个共识是，原则上可以达到这个目标，但是没人知道如何达到。今天，材料可以具有超导性能的最高温度是零下100摄氏度，在过去二十年之前这个极限并没有被突破。
科学家最近已经知道，一些超导体是由至少一个氧原子和其他元素组成的氧化物，且能按照前面的方法被拆解成单层。如果重新组装并在二者之间插入其他晶体层会怎样?氧化物的超导性取决于内层的分离，插入的附加层可能会将弱导电层甚至绝缘材料转换成超导体。
这个主意还没有被完全验证，主要在于原子尺度的乐高材料技术还处在起步阶段。实际上，要组装复杂的多层结构是很困难的。到现在为止，超过五个不同的材料层就很难维持住了，通常只能用两个或三个不同的乐高积木块，主要是石墨烯结合二维氮化硼绝缘晶体和二硫化钼和钨二硒醚等半导体材料。因为堆叠有很多材料，它们通常被称为“异质结构”。它们很小，通常只有10微米的宽度和长度，比一个人类头发的横断面还要小。
用这种堆叠方式，科学家可以对新型电子属性、光学属性以及新的应用开展实验。一个引人入胜的方面是，这些材料层越薄，就越有弹性且透明。这就为发展光纤传输设备带来希望，比如屏幕可以折叠起来用，也可以展开来用等。计算机芯片使用电源更加高效也成为可能。
如果研究人员在这些结构有重大发现，可以坚信这项技术可以扩到到工业化生产。现在石墨烯和其他二维晶体材料已经量产了，现在这种微晶体薄层材料可以被制成几百平方米了。
