2026-08-26：祝贺课题组欧阳方平老师和周文哲老师申报的2026年国家自然科学基金面上项目都顺利立项。
国家自然科学基金面上项目(52673402)，机器学习辅助的低对称二维材料理性设计与边缘结构可控制备，2027.01-2030.12，50万，欧阳方平、黄寒、敬玉梅、周文哲、邹慧
以ReS2和ReSe2为代表的低对称二维材料因面内各向异性与丰富边缘结构，有望成为后摩尔电子学器件领域基础材料的有力候选。但其对称性破缺导致边缘结构高度复杂，面临理论模拟计算量大收敛困难、多维工艺参数及复杂非线性关联、原子级解析低效且依赖人工经验三大瓶颈。本项目拟基于机器学习辅助探究低对称二维材料理性设计与边缘结构可控制备，构建“理论预测-可控制备-智能解析-实验验证”的闭环研究范式：开发机器学习加速的DFT算法与跨尺度力场模型，解决大规模边缘体系计算难题，揭示材料生长的热力学与动力学微观机理；利用贝叶斯优化主动学习策略实现CVD高维工艺参数空间高效寻优，精准制备特定手性与构型的目标边缘；发展原子分辨显微图像智能识别技术，自动化解析边缘原子结构，结合器件性能表征，系统揭示“工艺-结构-性能”构效关系。本项目将推动边缘工程在新型光电器件中的应用，助力材料研究从“经验试错”向“智能驱动”转变。
国家自然科学基金面上项目(12674085)，二维材料能谷极化与能谷/轨道霍尔效应的无序调控机理与理论表征，2027.01-2030.12，53万，周文哲、邹慧
二维材料能谷极化和能谷/轨道霍尔效应的物理本质是低维体系多自由度相互作用研究方向中关键科学问题之一，对低功耗、小型化电子器件发展具有重要意义。然而能谷电子学中无序效应的调控机制不清晰、实验与理论差异大、大体系研究方法欠缺等基础问题亟待解决。本项目拟采用阶梯式递进、多方法融合、协同化调控的研究方案，探究二维材料能谷极化和能谷/轨道霍尔效应中的无序效应，包括：高通量设计新型二维能谷材料并从有序体系中的自旋和轨道间相互作用出发，基于人工智能加速的第一性原理方法和紧束缚模型，揭示磁无序、杂质和缺陷无序对能谷极化和能谷/轨道霍尔效应的影响机制；通过对比验证，优化模型参数，建立计算大体系能谷极化和输运性质的通用方法；利用贝里相工程和外场调控，提高能谷极化和能谷/轨道霍尔电导。本研究将深化认识自旋-轨道-能谷间的内在关联及其量子调控的物理本质，为研发基于能谷、轨道自由度的器件及应用提供理论指导。
2026-06-16：课题组博士生万珍珍的研究工作“Controllable topological phase transition achieved through ferroelectric polarization in CrSnTe3/In2Se3 van der Waals heterojunctions”发表在Chinese Journal of Physics。
铁电性与能带拓扑之间的相互作用为低功耗电子器件中量子态的非易失性调控提供了重要途径。本工作提出了一种由铁磁性CrSnTe3和铁电性In2Se3组成的二维范德华异质结，实现了铁电性、磁性与非平庸拓扑性质的共存。第一性原理计算表明，单层CrSnTe3为具有面内易磁化轴的铁磁半导体，而在CrSnTe3/In2Se3异质结中，易磁化轴转变为面外方向，并表现出拓扑电子结构与铁电极化之间的强耦合。通过翻转In2Se3的铁电极化方向，体系可在普通半导体和量子自旋霍尔绝缘体之间实现可逆拓扑相变。该相变源于极化翻转过程中CrSnTe3层贡献的价带与In2Se3层贡献的导带之间的能带反转，同时伴随着能带自旋极化的反转。进一步计算得到的拓扑边缘态、反常霍尔电导率和自旋霍尔电导率也证实了铁电性与拓扑性质之间的强耦合作用。该研究为实现电场可调控、非易失性的拓扑态提供了可行方案，并为铁电调控拓扑电子学的发展提供了新的思路。
图：(a)单层CrSnTe3的俯视图和侧视图；(b)单层CrSnTe3的声子谱；(c)500 K下进行分子动力学（AIMD）模拟时，总能量（eV/f.u.）随模拟时间的变化。插图显示了初始态和最终态的原子结构快照；(d)考虑自旋轨道耦合（SOC）后的能带结构；(e)单层CrSnTe3的磁各向异性能，其中E(100)作为参考能量态；(f)磁矩和磁化率随温度变化的关系。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cjph.2026.06.023
2026-05-18：周文哲老师的研究工作“Nonvolatile control of nonlinear Hall and circular photogalvanic effects via Berry curvature dipole in multiferroic monolayer CrNBr2”发表在Physical Review B。课题组本科生李胤恒为第二作者。
对称性破缺诱导的贝利曲率偶极子，对电子输运性质与非线性响应（如非线性霍尔效应、圆光伏效应）起着关键作用。贝利曲率偶极子的研究通常聚焦于时间反演对称体系，但其研究不应局限于这类材料。本文预测单层CrNBr2中的铁电性可产生贝利曲率偶极子，进而引发非线性霍尔效应与圆光伏电流。由自旋轨道耦合主导的线性反常霍尔效应和圆偏振光吸收，与铁电极化无关，且电导极小。相比之下，多铁性单层CrNBr2可实现较大的非线性霍尔电导（30 K 时约1 e3/ħeV-1）与圆光伏电流。尽管高温下声子散射会抑制上述效应，但铁电极化与贝利曲率偶极子（非线性霍尔电导对应带内贡献、圆光伏电流对应带间贡献）的耦合，可实现这些效应的非易失性开关，在纳米电子与光电器件领域展现出巨大应用潜力。
图：单层CrNBr2中非线性霍尔效应和圆光伏效应。
文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/43bn-1d17
2026-02-26：周文哲老师的研究工作“Spin-chirality-dependent modulation of topological gap, Chern number, and valley polarization in monolayer kagome lattice Cr3Se4”发表在Applied Physics Letters。课题组本科生刘璐为第二作者。
Kagome 材料展现出独特的电子性质，例如量子反常霍尔效应。对陈数的调控在量子器件操控中至关重要，但现有研究主要聚焦于共线磁化，而忽略了手性自旋织构。本研究通过对单层Cr3Se4的第一性原理计算与紧束缚模型模拟，揭示了 Kagome 材料中拓扑能隙、陈数及能谷极化的自旋手性依赖调控机制。结果表明，方位角对体系没有可观测的影响。对于共线磁化（κ = 0）或自旋手性 κ = −1 的情况，当自旋取向趋近于面内方向时，拓扑带隙会减小；反之，当自旋手性 κ = 1 时，增大极角会使带隙增强。在呼吸Kagome晶格中，K与 K′能谷之间的简并被解除。随着两个能谷中的能隙依次闭合与重开，结构不对称性与自旋手性使得拓扑能隙、陈数和能谷极化可以被精准调控。此外，本研究还证实了拓扑霍尔效应的出现。这些发现为调控拓扑态、推动其在量子器件与谷电子学系统中的应用提供了策略。
图：依赖于手性自旋的单层Cr3Se4中Chern数的调控。