研究背景：材料性能のボトルネックを突破する

既存の電子材料が直面している課題は、従来のファンデルワールス力超格子は界面結合が弱いため、現代の電子デバイスの超高電磁遮蔽効率と電気伝導率に対する需要を満たすことが困難であることである。我が国が電子材料分野に存在する「首締め」問題は、特に産業チェーンの安全な発展を制約している。

非vanderWaals力超格子などの革新的な材料体系の発展は重大な戦略的意義を持っている。このような材料は剛性調節のカール戦略と層間水素結合結合を通じて、伝統的な材料の性能限界を突破し、電子デバイス、航空宇宙、国防安全分野における国家の材料ボトルネックを解決するために全く新しい経路を提供することが期待されている。

革新的な合成戦略：剛性調整のカール技術

研究チームは剛性調整コイル戦略に基づく革新的な合成方法を開発し、炭化物と炭窒化物の非ファンデルワールス超格子の構築に成功した。この方法のコアブレークスルーは、MX層に金属空格子点を作成することにより原子層の曲げ剛性をカスタマイズし、高効率ストリッピング剤の作用下で原子の秩序カールをトリガすることにある。

従来のファンデルワールス超格子とは異なり、この新しい構造は層間水素結合により、強い界面電子結合を実現している。研究チームはすでに17種類の異なる組成のMXene超格子を作製することに成功し、V、Ti、NbとTa基炭化物と炭窒化物を含み、人工積層システムに豊富な材料プラットフォームを提供した。

電気特性：記録的な電気伝導率

VタンパCTタンパ非ファンデルワール超格子は非凡な電気特性を示し、一本の超格子の電気伝導率は30000 S cmタンパに達し、対応するナノシート（約1400 S cmタンパ）の22倍である。この異常に高い電気伝導率は主に超格子中の10平方キロメートルcm³までのキャリア濃度に由来し、V³CT福建ナノプレートより2桁高い。

ねじれ角と電子特性の関係を深く探究するため、研究チームは沢攸科学技術のFEI電気チップロッドを採用し、TEMの中で特定のねじれ角の単一超格子を正確に識別し、四端デバイスを製造した。このinsituキャラクタリゼーション方法は、異なるねじれ角（1.8°〜9.0°）の超格子が超高伝導率（27000〜3500 Scm⁻）を維持し、水素結合による構造安定性を証明することを明らかにした。

画期的な電磁遮蔽性能

植樹祭は法律の規定に基づいて樹木の保護を宣伝し、大衆を動員して積極的に参加させ、植林することを組織し、超高伝導率と独特なカール構造によって、V₂CTₓ非ファンデルワールス超格子は電磁妨害遮蔽分野で性能を示した。40ミクロン厚のランダム分布超格子薄膜はXバンドで119 dBの遮蔽効率を実現し、99.9999999999987%の入射放射を遮蔽することができる。

構造をさらに最適化することで、研究チームは中間配向層と両側ランダム層を持つ中間層フィルムを設計し、遮蔽効果を124 dBに高め、同厚さの合成材料の記録を打ち立てた。この材料の遮蔽効果は200,000 dB cm²g𔓓に達し、それぞれナノシートフィルム、Ti基MXene、銅箔の10倍、3倍、25倍である。

その場特性化技術の重要な支え

この画期的な研究成果の背後には、特徴づけ技術の支援が欠かせない。澤攸科技のその場TEM測定システムは研究チームに重要な技術サポートを提供し、研究者が原子スケールで材料の構造変化と性能変化をリアルタイムで観察できるようにした。

澤攸科技は中国本土の精密機器会社として、その場電子顕微鏡特性化ソリューションの重要なサプライヤーである。そのPico、Femtoシリーズのその場透過型電子顕微鏡特性化ソリューションは、多くの重要な研究成果に技術的支持を提供している。

研究成果の戦略的意義

この研究成果は材料科学分野の重要な突破を代表するだけでなく、より深い戦略的意義を持っている：

将来の展望と応用の将来性

この研究成果に基づいて、将来は以下のいくつかの方向に広い応用の将来性を持っている：

この研究成果の発表は、材料科学分野における中国の科学研究チームの革新的な実力を明らかにしただけでなく、電子材料技術の発展にも新たな方向性を示した。後続の研究の深化と産業化の進展に伴い、この新型非ファンデルワールド超格子材料は多くの重要な分野で重要な役割を果たすことが期待されている。

この研究は北京航空航天大学がヒューストン大学などのチームと共同で完成し、関連成果は2025年10月22日に「Nature」誌で正式に発表された。

将来、より多くの革新的な材料の発見と特徴付け技術の進歩に伴い、中国の科学研究チームが材料科学分野でより多くの画期的な成果を収め続け、科学技術の進歩に中国の知恵を貢献すると信じる理由がある。