从不同结构与性质低维材料单元出发，我们致力于微观、介观与宏观尺度材料的自下而上构筑、新奇物性探索与功能开发。

研究方向主要包括:

(1)低维异质结构与晶体材料构筑;

(2)界面光谱学与显微成像;

(3)功能材料与光电器件开发。

如同有机化学家利用一个个原子构筑具有不同功能的分子，将一个个原子级厚度的二维材料单元组装起来，就可以得到超晶格材料或人工晶体。得益于近年来人们对单个纳米材料单元结构与性质的充分认识，在本课题中，我们关注低维异质结构与晶体材料的物理、化学构筑方法与工艺。我们将与材料合成课题组深入合作，结合微纳加工技术、物理/化学气相沉积技术、定点转移与“折纸”技术、界面化学与限域化学反应等，从材料组分、微观结构、界面距离与转角等多角度考察新概念结构材料的原子水平精准构筑方法。

纳米材料单元性质呈现了显著的表界面效应。在异质结界面处，界面电子的状态和运动规律常常决定了复合结构的性质。在以石墨烯、单层过渡金属硫族化合物（TMD）等为基础的二维异质结中，载流子在界面处具有原子级陡峭的势场梯度，为研究量子隧穿等低维界面载流子动力学过程提供了绝佳的平台。我们的研究围绕不同耦合状态的低维异质结中的纳尺度界面相互作用展开，利用时空分辨光谱学、动态关联的实空间和动量空间多场光学成像技术和表面增强光谱技术，探索低维界面耦合结构中的新奇物理化学现象。在深入理解纳尺度界面相互作用规律的同时，结合光场、电场、温度和压力等多种外场手段，发展纳尺度界面载流子行为的调控方法，以期为新型光电器件的设计与开发提供新思路。

通过对一系列范德华晶体的层间解耦合得到的单层或多层材料如石墨烯（半金属）、氮化硼（绝缘体）和二硫化钼等（半导体）进行重组，人们探索了发光二极管、层间激子与莫尔激子、界面超导、热界面材料等多个领域的应用前景。在功能材料与光电器件开发方面，我们课题组将以小分子、纳米碳材料、过渡金属二硫属化合物、氮化硼、等离激元金属、钙钛矿材料等为基本单元，重点关注与界面耦合效应密切相关的材料功能与器件开发，例如激子发光、人工手性结构、声学传感、非线性光学和光电逻辑器件等，力争实现从基础科学研究到产业应用的突破。