低维材料磁、光、力、热、电等物性研究

      在稳定状态下，自然界的物质通常以气、液、固三相（形态）存在。这三者之中，任何两相或两相以上物质共存时，会分别形成气-液、气-固、液-液、液-固、固-固乃至气-液-固多相界面（interface)。在物理、化工、材料、微电子器件、军工技术及生命体系中，我们都会发现这类共同的相界面问题的存在，并往往成为这些学科研究前沿的重点之一。相界面已成为许多技术学科面临的共同的研究对象。另一方面，表面和界面问题的研究与解决，对推动有关技术学科的进步产生了巨大的影响，对开展基础理论研究也起到积极的推动作用。通常所讲的固体表面（surface)实际上是指气-固两相界面，而看到的液体表面则是气-液两相界面。

      从实用技术学科角度考虑，表面是指结构、物性与体相不相同的整个表面层。它的尺度范围常常随着客观物体表面状况的不同而改变，也随不同技术学科领域研究时所感兴趣的表面深度不同而给表面以不同尺度范围的划分。技术科学为解决特定的工程问题，往往需要获得的是特定表面厚度内有关结构的信息。如半导体光电器件研究，很重视几个纳米到亚微米尺度材料的表面特性；对于传统的冶金、机械行业中的表面加工、化工中的腐蚀与保护等，人们关心并要求解决的则是微米级厚度材料的表面问题；至于物理化学中表面物性和催化及各种沉积薄膜技术中的表面问题，人们研究的则是外来原子或分子同衬底最外层表面原子之间的相互作用，涉及的表面尺度往往在1~10nm。

      任何材料都有与外界接触表面或与其他材料区分的界面，材料的表界面在材料科学中占有重要的地位。材料的表面与其内部本体，无论在结构上还是在物理化学组成上都有明显的差别,这是因为材料内部原子受到周围原子的相互作用是相同的，而处在材料表面的原子所受到的力场却是不平衡的，因此产生了表面能。对于不同组分构成的复合材料，组分与组分之间可形成界面，某一组也可能富集在材料的表面上。即使是单组分的材料，由于内部存在的缺陷（如位错等）或者晶态的不同形成晶界，也可能在内部产生界面。材料的表面界面对材料整体物理化学性能具有决定性的影响，因此研究材料的表界面物理化学现象具有重要的意义。