近日，东北大学EPM实验室崔伟斌教授团队在层状面外有序硼化物研究领域取得重要进展。相关成果以“Out-of-plane ordered quaternary borides M’4VSiB2 (M’=Nb and Mo): Experimental and theoretical investigations”为题，发表在材料科学领域知名学术期刊Journal of Materials Science & Technology上。材料科学与工程学院博士生种禾为本文第一作者，崔伟斌教授为唯一通讯作者，东北大学为唯一通讯单位。
层状化合物因其独特的晶体结构，在力学、抗氧化、能源存储与转化等领域展现出巨大潜力。其中，MAX相、MAB相备受关注，它们不仅具备优异的力学与抗氧化性能，还可被剥离为二维材料（如MXene、MBene等），在电磁、催化等领域应用前景广阔。然而，具有“面外有序”特征的硼化物体系合成挑战大、实验验证少，成为该领域一个有待突破的方向。
本研究合成了两种新型四元层状面外有序占位硼化物(o-T2相)：Mo₄VSiB₂与Nb₄VSiB₂。利用中子衍射及扫描透射电子显微镜等表征手段，首次在实验上确认了上述两种化合物中不同过渡金属原子在晶体结构中的“面外有序”占位，即原子半径较大的Mo或Nb优先占据特定晶格位置（16l位点），而原子半径较小的V占据另一位置（4c位点）。为进一步验证这一原子占位规律，通过调节Mo和V的化学计量比，成功合成出在16l位点形成固溶体的(V₀.₇₅Mo₀.₂₅)₄VSiB₂。系统的结构分析与计算模拟结果表明，该体系中V原子倾向于优先占据4c位点，从而在热力学上更有利于成相。基于第一性原理计算，进一步证实了Mo₄VSiB₂材料在动力学与热力学上的稳定性，并通过COHP分析探讨了其键合特点。较弱的各向异性键合特征表明将其剥离为二维材料仍具有一定挑战，这为后续相关材料的可控制备与性能优化提供了理论依据。
本工作结合实验与理论，明确了该类材料中原子尺寸对有序占位的关键作用，为今后设计并合成更多新型有序层状材料及探索其潜在物理、化学性质奠定了重要基础。为拓展层状材料体系及相应二维衍生物的开发提供了新的设计思路与实验基础。
本工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、国家青年人才项目等项目的支持。东北大学分析测试中心对本研究提供有力支持。
