二次元ファンデルワールス酸化物の合成に成功 －強相関酸化物と二次元物質の両方の特徴を併せ持つ新材料－

二次元ファンデルワールス酸化物の合成に成功－強相関酸化物と二次元物質の両方の特徴を併せ持つ新材料－

2025年8月 1日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　组头広志

【発表のポイント】

强相関酸化物と二次元物质の性质が共存するファンデルワールス酸化物2H-NbO₂を世界で初めて合成。
ナノ薄膜の高温强酸化反応により、叁次元性が强い层状金属酸化物を二次元的なファンデルワールス物质へと転换。
强相関酸化物と二次元物质の両方の特徴を持つ次世代电子材料やデバイスの开発に期待。

【概要】

东京科学大学（Science Tokyo）物質理工学院応用化学系の佐藤礼大学院生（研究当時）、相馬拓人助教、吉松公平准教授と大友明教授らの研究チームは、東北大学多元物質科学研究所の組頭広志教授と共同で、ファンデルワールス酸化物2H-NbO₂の合成に世界で初めて成功しました。

ファンデルワールス物质（用语1）は、二次元层が积み重なった构造を持つ物质の総称であり、次世代の半导体材料として期待される二次元物质（用语2）のもとになる物质群です。一方、金属酸化物は强相関物质（用语3）と呼ばれ、次世代の电子デバイスの材料として期待されています。しかしながら、金属酸化物は一般にファンデルワールス物质とならず、これまでこの二つの领域は别个に考えられていました。

今回の研究では、层状构造を持つ金属酸化物LiNbO₂からリチウム（Li）を引き抜く化学反応を利用することで、二次元的なファンデルワールス物质の特徴を持つ2H-NbO₂の合成に初めて成功しました。この合成にあたっては、新たに开発したナノ薄膜に対する高温强酸化反応を用いれば、Liを引き抜く反応が进行することが明らかになりました。この成果により、今后は二次元物质と强相関物质の両方の特徴を持つ新しい材料やデバイスの开発が期待されます。

本成果は、7月18日付（米国东部时间）にアメリカ化学会が発行する「ACS Nano」誌に掲载されました。

本研究のイメージ図

【用语解説】

（1）ファンデルワールス物质：分子间力の一种である弱いファンデルワールス力で分子が凝集した物质の総称。代表例はグラファイト（黒铅）。

（2）二次元物质：原子レベルの厚さしか持たない物质の総称。代表例はグラフェン。

（3）强相関物质：各々が自由に振舞う电子ではなく、互いに强く相互作用し合う电子を有する物质の総称。局在性の强い酸化物が主に示す特性である。

【论文情报】

掲載誌：ACS Nano
論文タイトル： Strongly Correlated van der Waals Oxide: 2H-NbO₂
著者：Aya Sato, Takuto Soma, Hiroshi Kumigashira, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo
顿翱滨：

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