以石墨烯为代表的二维材料，由于其量子限域效应，显示了众多量子奇异物性。另一方面，通常（几个）原子尺度的厚度的二维材料，允许人们从成分、结构、甚至以外场的方式精准调控二维材料的量子行为。
量子材料与器件的研究主要集中在实现原子层级二维材料的精准控制与组装，通过二维材料的成分、结构等调控其电子性质及其输运行为，结合量子科学的新理论和新方法，理解二维材料的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应等新奇量子现象，实现相关量子器件功能集成。
1. 二维量子材料的精准组装与调控
主要针对以石墨烯为代表的新型二维材料及其叠层体系等，探索其生长机制，在原子尺度上控制这些体系的成分、超结构，通过原子结构、电子性质、以及相关量子奇异物性的分析，认识和积累结构与新奇量子物性的内在关系，为基于二维材料的的量子器件集成提供基础。
2. 二维量子材料的新理论和新方法
建立和发展适用于以石墨烯为代表的新型二维材料体系的理论模型和新的计算方法，结合实验的结果，预测和理解二维材料的新奇量子现象，为量子材料与量子器件的发展奠定基础。
3. 量子原型器件集成
量子材料的知识拓展以及原型量子器件的研究是新技术发展的驱动力，能够带来革命性的技术变革。
在基于前述二维材料的精准组装，二维材料体系新理论和新方法的发展，以及充分认知这些体系新奇量子物性的基础上，构筑基于这些材料体系的原型量子器件，探索这些新型量子器件的器件行为，为基于二维量子材料及其叠层体系的量子器件在信息、通讯、精密测量等领域的应用提供坚实的基础。
学术带头人：何丕模教授
