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　　中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)室陳小龍團(tuán)隊(duì)博士（已畢業(yè)）孫瑞錦，在副研究員金士鋒和研究員陳小龍的指導(dǎo)下，與研究員趙懷周、特聘研究員李崗、研究員杜世萱、特聘研究員應(yīng)天平，以及華中科技大學(xué)教授楊榮貴與錢(qián)鑫等合作，利用氣凝膠層代替單層材料周?chē)艚^電子和聲子傳導(dǎo)的空氣（真空）層，設(shè)計(jì)并合成了一種由NbSe₂和高多孔氫氧化鈉交替層組成的特殊超晶格。該研究證明這種塊體單晶材料實(shí)現(xiàn)了層間電子和聲子的解耦。

　　實(shí)驗(yàn)上，超晶格(NaOH)_0.5NbSe₂的層間電阻增加了4-6個(gè)數(shù)量級(jí)，導(dǎo)電行為由金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體，且能帶結(jié)構(gòu)與單層NbSe₂接近，這表明NbSe₂層之間實(shí)現(xiàn)了完全的電子解耦合。它的振動(dòng)（聲子）的退耦合則表現(xiàn)在拉曼光譜中層間振動(dòng)模式峰的完全消失、比熱容呈現(xiàn)以愛(ài)因斯坦局域震動(dòng)為主導(dǎo)的模式、層間極低的結(jié)合能（接近石墨烯級(jí)別）以及極低的層間熱導(dǎo)率（0.28 W/mK，約為NbSe₂的2%）。上述層間的解耦合特性導(dǎo)致(NaOH)_0.5NbSe₂呈現(xiàn)與單層NbSe₂幾乎完全相同的物理特性——高達(dá)110K的CDW轉(zhuǎn)變溫度以及4倍于Pauli極限的二維超導(dǎo)電性，在體材料中實(shí)現(xiàn)了理想的二維化。研究表明，插入類(lèi)似氣凝膠的（高多孔）絕緣層可以有效地對(duì)三維晶格中的原子層實(shí)現(xiàn)電子、聲子解耦，從而在傳統(tǒng)塊狀材料中實(shí)現(xiàn)本征的二維特性。

　　相關(guān)研究成果以High anisotropy in electrical and thermal conductivity through the design of aerogel-like superlattice (NaOH)_0.5NbSe₂為題，發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。

針對(duì)不同厚度材料的層間解耦合方案

　　超晶格(NaOH)_0.5NbSe₂單晶的（a）X射線衍射；（b）XPS光電子能譜；（c）晶體結(jié)構(gòu)（部分NaOH層占位率僅5%）；（d）電荷密度圖。

　　超晶格(NaOH)_0.5NbSe₂層間電子解耦合特征。（a) 母體NbSe₂及超晶格(NaOH)_0.5NbSe₂的面內(nèi)及層間電阻；（b)超晶格(NaOH)_0.5NbSe₂、母體2H-NbSe₂及單層NbSe₂的電子結(jié)構(gòu)及費(fèi)米面。

　　超晶格(NaOH)_0.5NbSe₂的層間聲子解耦合特征。（a)母體NbSe₂、單層NbSe₂和(NaOH)_0.5NbSe₂的室溫拉曼光譜；（b) Cp與溫度的關(guān)系圖；（c）(NaOH)_0.5NbSe₂層間熱導(dǎo)；（d）(NaOH)_0.5NbSe₂的面內(nèi)熱導(dǎo)率；（e）材料導(dǎo)熱率及各向異性相圖； （f）TMDs材料、石墨、黑磷（BP）和(NaOH)_0.5NbSe₂的剝離能及層間熱導(dǎo)。