利用极低温矢量磁场扫描隧道显微镜并结合宏观原位输运测量设备，研究新型低维超导薄膜和纳米材料的物理性质，其中包括最新理论预言的新型高温超导材料、拓扑超导材料、过渡金属化合物材料，以及经人工修饰具有简单构造的新型功能性材料。我们的特色是结合理论预言，于综合生长平台制备相应的材料后，运用原位传递技术综合扫描隧道显微镜、角分辨光电子能谱和输运测量等多种手段，联合研究新型低维材料的超导、拓扑及量子特性；并进一步探索其调控方法，为未来固态量子计算器件的设计和开发提供重要的思路依据。

利用扫描隧道显微镜并辅助其它电子属性研究方法在一些低维简单电子体系中开展电子态和功能量子特性调控研究，其中包括传统的基于表面原子重构的半导体材料、分子链材料以及过渡金属二元化合物纳米条带等。我们的特色是通过在材料中可控引入缺陷、应力、杂质和摩尔势对材料电子基态、相变等性质进行调控；通过针尖施加电场或可控挠曲等技术手段实现外界人工干预调控，力求在这些体系中实现类似强关联电子材料体系中各自由度之间序参量相互转化的现象，以期为未来在简单电子体系中实现可控量子器件提供前景。

基于综合超高真空互联生长系统开展新型低维材料/超晶格的可控制备是近些年的研究热点。我们的特色主要有：1. 利用自主发展的分子束外延技术，包括突破热力学极限生长和液固态源可控生长等，研发功能性二维蜂窝状单层薄膜材料； 2. 结合分子束外延、机械剥离制备、化学气相沉积等技术联合开发新型低维的材料和超晶格。这些新型技术将进一步拓展未来用于纳米光学器件和量子器件上的高性能材料种类。

为了进一步发展在器件制备上的特色，我们将突破纳米器件的传统制备工艺，采用一种新型的真空原位器件开发工艺并结合微纳垂直异质结的制备技术，发展：1. 具有铁电调控特性的高光吸收效率光电异质结器件；2. 具有铁电调控特性的高光吸收效率光电异质结器件。

由于真空中存在的量子和能量上的涨落使得真空中两片中性的金属板会出现卡西米尔力，我们将研制一台用于探测不同材料表面和介质之间卡西米尔力的扫描成像系统。该系统是基于原子力显微镜发展的一种新型量子效应探测设备，旨在于探测不同介质之间介电函数差异以及外界电磁波或等离激元激发所引起的量子效应等物理现象。

低维材料的工业化生产是近些年研究的一个重要问题。我们与安徽省煤炭研究院等部门合作，探索煤炭作为新能源的应用方向，如利用煤炭制备高质量石墨烯、碳纳米管等碳基材料。廉价原料制造新型高科技功能材料的技术发展将为低维材料走向工业化奠定基础。