Ученые создали новый двумерный материал 2H-NbO₂ с уникальными свойствами

Исследователи синтезировали 2H-NbO₂, сильно коррелированный оксид ван-дер-Ваальса, сочетающий свойства коррелированных электронов и 2D-материалов. Автор: Токийский научный институт

Японские исследователи синтезировали новый ван-дер-ваальсов оксид 2H-NbO₂, который демонстрирует сильно коррелированные электронные свойства с двумерной гибкостью. Химически извлекая ионы лития из слоистой структуры LiNbO₂, ученые преобразовали трехмерный оксид в двумерный материал, открыв уникальные свойства, включая состояния изолятора Мотта и сверхпроводимость.

Двумерные материалы стали краеугольным камнем исследований в области электроники следующего поколения. Однако переходные металлооксиды (TMO), известные своими сложными электронными свойствами, обычно не образуют ван-дер-ваальсовых структур из-за сильной ионной связи.

Исследовательская группа под руководством доцента Такуто Сома из Токийского научного института синтезировала 2H-NbO₂ с использованием уникальной химической стратегии. Они использовали наноразмерные тонкие пленки LiNbO₂ и применили высокотемпературную реакцию окисления для селективного удаления ионов лития.

«Синтезировав 2H-NbO₂, мы добились создания сильно коррелированного ван-дер-ваальсового оксида, который демонстрирует характеристики как TMO, так и 2D-материалов», — подчеркивает Сома.

Продвинутый анализ показал, что материал становится коррелированным изолятором из-за наполовину заполненных одноэлектронных зон. Исследователи также наблюдали переход металл-изолятор, сверхпроводимость и поведение неферми-жидкости при частичном удалении лития.

«Значимость заключается в объединении двух исследовательских областей — коррелированных оксидов и 2D-материалов, — которые до сих пор развивались отдельно», — объясняет Сома.

Это открытие ожидает широкого применения в области квантовых материалов, электронных устройств следующего поколения и устойчивой науки о материалах.

Больше информации: Aya Sato et al, Strongly Correlated van der Waals Oxide: 2H-NbO₂, ACS Nano (2025). DOI: 10.1021/acsnano.5c05513