东京大学的山田敦夫教授和他的团队与国立先进工业科学技术研究所合作，发现与锂离子一起被困在名为“MXene”的层状化合物的层状纳米空间中的水分子是“负的”。 ” 人们发现它具有“介电常数”。
利用电子与离子配对的称为“双电层”的现象的双电层电容器是蓄电装置的一种，几乎不会因反复使用而劣化，输出比离子电池高。为了有效地储存电力，需要将电子和离子以高密度限制在微小空间（纳米空间）中。此时，与离子结合的水分子也被捕获，但由于这些水分子的特性未知，我们不知道如何有效地捕获电子和离子。
课题组以层状化合物MXene为电极材料制作了双电层电容器，使用了各种碱金属离子，测量了双电层电容，并进行了计算模拟。分析表明，MXene 层间纳米空间中被锂离子束缚的水分子具有负的介电常数，即它们在纳米空间中形成异常的电位分布，产生与外部电场方向相反的内部电场。此外，从实验和理论的角度都证明，与使用不显示负介电常数的离子的情况相比，水的负介电常数使层状化合物的双电层容量增加了 1.7 倍。
此外，负介电常数通过其他层状化合物（如仅由碳组成的石墨烯）的实验和理论证实，并被发现是一种普遍现象。通过使用负介电常数，可以以较少的能量以高密度存储离子，这有望导致高能量密度的双电层电容器的发展。
