早稻田大學與物質材料研究機構(NIMS)、日本原子力研究開發機構(JAEA)、東京大學、名古屋大學等組成的研究團隊，成功製作出自然界不存在結構的二維氧化鐵材料。今後若能進一步將各類過渡金屬氧化物予以二維化，將可望實現更高溫之超傳導或巨大磁阻效應等新電子特性。過渡金屬氧化物具有多樣電子性質，可呈現絕緣體、金屬、超導體或磁性材料等狀態。此次研究團隊聚焦於鐵及其氧化物。目前已知氧化鐵因晶體結構不同，例如磁鐵礦(Fe₃O₄)、方鐵礦(FeO)、赤鐵礦(Fe₂O₃)等會呈現截然不同的物性。
研究團隊利用二維材料石墨烯(Graphene)與碳化矽(SiC)基板界面產生的特殊反應，開發了新製程。首先在真空中於緩衝層表面沉積鐵，再暴露於空氣使其氧化，之後重新置於真空環境進行加熱處理。此過程促使氧化鐵插層(Intercalation)進入石墨烯與SiC界面，形成均勻的二維氧化鐵晶體。透過高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)與高角度環狀暗場掃描穿透電子顯微鏡(HAADF-STEM)進行觀察，確認新技術製作之樣品在石墨烯/SiC界面出現規則排列的原子輝點；元素分析證實該區域為二維氧化鐵結晶。相較之下，既有方法僅形成多層石墨烯與不均勻矽化鐵。
進一步分析顯示，此二維氧化鐵具有特殊雙層結構，靠近SiC一側呈現與基板相似的四面體結構，靠近石墨烯一側則呈氯化鈉型八面體結構，形成自然界未曾發現的晶格排列。磁性量測結果顯示，新材料在室溫下為順磁性，但於100 K低溫時出現反鐵磁有序狀態。研究團隊認為，這項成果將成為探索新型二維磁性材料、量子電子元件及高機能氧化物材料的重要基礎。