在国家自然科学基金项目（批准号：52125207、52072014、52202204）等资助下，北京航空航天大学杨树斌教授与合作者在超晶格材料研究方向上取得新进展，相关成果以“碳化物/碳氮化物非范德华超晶格（Non-van der Waals superlattices of carbides and carbonitrides）”为题，于2025年10月22日发表在《自然》（Nature）杂志上，论文链接：https://www.doi.org/10.1038/s41586-025-09649-w。
超晶格材料是一类由石墨烯、硫化物等二维材料按周期性堆叠构筑的新材料体系，具有超导、铁磁与拓扑绝缘态等一系列独特的物理化学性质，在电子器件、能量存储等领域展现出广阔的应用前景。然而，目前该领域的研究主要集中在二维范德华超晶格材料体系，其层间依赖较弱范德华相互作用，易受环境热扰动和结构无序性影响，严重制约了超晶格材料的大规模制备和产业化应用。
针对上述挑战，北京航空航天大学杨树斌教授与合作者提出“刚度介导”的合成新策略，通过精确调控二维碳化物/碳氮化物（MXenes）原子层的弯曲刚度使其在快速形变过程中有序卷曲，构建出一系列由层间氢键耦合的新型非范德华超晶格材料。该类非范德华超晶格材料具有强层间电子耦合作用，载流子浓度高达1022 cm-3，电导率提高20倍以上，达到30000 S cm-1。同时，该类非范德华超晶格材料的屏蔽效能达到124 dB，优于所有已报道的同厚度电磁屏蔽材料。
该研究突破了传统超晶格材料基于范德华二维材料的局限，创制出新型非范德华超晶格材料，有望应用在电子、5G/6G通讯、能量存储和转化等领域。
图 非范德华超晶格的晶体结构与电学性质。（a）非范德华超晶格结构示意图；（b）非范德华超晶格形成机制图；（c）非范德华超晶格原子结构图；（d）非范德华超晶格电子结构示意图；（e）非范德华超晶格电学测试结果