深圳理工大學海歸講席教授，歸國一年半，發表N/S正刊四篇，N/S子刊十篇！

深圳理工大學講席教授，中國科學院深圳先進技術研究院研究員丁峰教授自2022年底全職回國工作以來，短短1年半時間已經發表SCI論文近50篇，其中包括Nature 3篇，Science?1篇，Nature?Materials?3篇，Nature?Communications?7篇等。丁峰教授一直深耕于材料生長機制的理論研究，是國際碳材料、低維材料生長機制領域的開拓者和領跑者。他提出的碳材料與低維材料的生長機制受到了國際的廣泛認可，成功解釋了眾多材料生長過程中的實驗現象，理論預言多次被實驗驗證，極大地推動了碳材料與低維材料的可控合成。丁峰教授最近提出了“材料制造，理論先行”的科研理念，帶領的科研團隊與合作者正致力于推動“在理論指導下進行材料制造與器件制造”的研究，旨在改變傳統的材料制造的“試錯”模式，大幅度縮短材料的研發周期。經過多年的深耕，丁峰教授最近1年半豐碩的研究成果說明在“AI for Science”的加持下，材料生長機制的研究已然來到了大爆發的時刻。下面我們總結介紹一下丁峰教授回國之后發表的多項代表性工作。

丁峰教授分別在1993，1996和2002年于華中科技大學，復旦大學和南京大學獲得理學學士、碩士和博士學位；在2003年至2008年先后在瑞典哥德堡大學、查爾姆斯理工大學和美國萊斯大學從事碳材料的理論研究；2009年加入香港理工大學，2013年由于其出色的研究成果被破格晉升為終身制副教授；2017年受聘于韓國蔚山國立科學技術研究院，擔任杰出教授（韓國教授的最高職稱），8年內完成了從助理教授到教授最高職稱的晉升；在韓國期間還擔任韓國基礎科學研究院多維碳材料中心理論組組長，期間每年獲得約150萬美元的穩定資助。2022年底，丁峰教授加入深圳理工大學，擔任講席教授，繼續致力于材料生長機制與可控生長的理論與實驗研究，與國內外眾多頂尖研究團隊長期保持密切合作。截止目前，丁峰教授已發表SCI論文360余篇，其中Nature 8篇，Science 3篇，Nature/Science子刊30余篇，PRL 10篇，JACS 9篇等，文章被引用超過25000余次（google scholar），h指數85。?????????????

2024年6月7日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與北京大學劉開輝教授等合作者實現了兼具特定手性結構及相干極化方向的二硫化鎢條帶陣列的可控制造。該研究為一維結構的原子級精準制造提供了定制化方案，有望促進其在新型電學、光電轉換器件的陣列化集成芯片加工中的應用。相關成果以“WS₂?ribbon arrays with defined chirality and coherent polarity”為題，在線發表于Science（Science?2024, 384, 1100-1104）。

2024年5月1日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與中國科學院物理所白雪冬研究員、北京大學劉開輝教授等合作者聯合提出了一種傾斜臺階面調控二維晶體相結構的新機制。通過在單晶鎳襯底表面構造平行排列的高臺階，同時設計臺階傾斜面和平臺面之間的精確夾角，實現了對單個氮化硼晶疇的逐層同向排列、一致滑移的堆垛鎖定和對所有氮化硼晶疇取向協同的生長控制，首次獲得了二維菱方相單晶氮化硼晶體。相關研究成果以“Bevel-edge epitaxy of ferroelectric rhombohedral boron nitride single crystal”為題，在線發表于Nature（Nature?2024, 629, 74-79）。

2024年3月27日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與上海交通大學史志文教授等合作者聯合開發了一種生長石墨烯納米帶的全新方法，成功實現了超高質量石墨烯納米帶在氮化硼層間的嵌入式生長，形成了“原位封裝”的石墨烯納米帶結構，并演示了構建高性能場效應晶體管器件的應用場景，有望在未來的高性能碳基納米電子器件中扮演重要的角色。相關研究成果以“Graphene nanoribbons grown in hBN stacks for high-performance electronics”為題，在線發表于Nature（Nature?2024, 628, 758-764）。

2023年3月22日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊參與報道了世界首例二維半導體鰭片/高κ柵氧化物異質結陣列的外延生長及其三維架構的異質集成，并研制了高性能二維鰭式場效應晶體管。該原創性工作突破了后摩爾時代高速低功耗芯片的二維新材料精準合成與新架構三維異質集成瓶頸，為開發未來先進芯片技術帶來新的機遇。相關研究成果以“2D fin field-effect transistors integrated with epitaxial high-κ gate oxide”為題，在線發表于Nature（Nature?2023, 616, 66-72）。

2024年4月8日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與香港城市大學張華教授等合作者聯合報道了一種簡單快速的濕化學合成方法，利用非常規相4H金納米線（4H-Au）為模版，實現了一系列高相純度、高穩定性的單層亞穩態1T′相過渡金屬二硫族化合物（1T′-TMD）的可控合成。該方法合成的4H-Au@1T′-TMDs核殼結構可用于超靈敏表面增強拉曼散射，已實現了多種新型冠狀病毒刺突蛋白的阿托摩爾水平檢測。該項工作為在金屬襯底/模板上制備高相純度和高穩定性的單層1T′-TMDs提供了新的方案，并在表面科學、材料科學、生物醫學等領域彰顯出巨大的應用潛力。相關研究成果以“1T′-transition metal dichalcogenide monolayers stabilized on 4H-Au nanowires for ultrasensitive SERS detection”為題，在線發表于Nature Materials（Nat. Mater.?2024, DOI: 10.1038/s41563-024-01860-w）。

2024年2月28日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與復旦大學張遠波教授等合作者聯合報道了直接在絕緣襯底上生長大面積黑磷納米帶。用黑磷納米顆粒作為化學氣相傳輸生長的種子，獲得了均勻的、只沿[100]晶向取向的單晶納米帶。通過理論計算發現鋸齒形邊緣的自鈍化是優先一維生長的關鍵。基于單個納米帶的場效應晶體管，表現出了高達~10⁴的開/關比，證實了納米帶良好的半導體行為。該項工作展示了黑磷納米帶在納米電子器件方面的應用潛力，也為研究黑磷中的奇異物理提供了平臺。相關研究成果以“Seeded growth of single-crystal black phosphorus nanoribbons”為題，在線發表于Nature Materials（Nat. Mater.?2024, DOI:?10.1038/s41563-024-01830-2）。

2023年8月3日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與上海科技大學王竹君教授等合作者聯合提出了一種可行方法和潛在機制來輔助自組裝的轉角石墨烯。這個過程可以在標準的化學氣相沉積生長中實現，最好的描述是用折紙和剪紙來類比。它涉及在單層石墨烯中可控地誘導褶皺形成，以及隨后的褶皺折疊、撕裂和再生長。該過程的本質是形成交織的石墨烯螺旋，并將1D褶皺的手性角轉換為3D超晶格的2D轉角。該方法可以擴展到其他可折疊的2D材料中，有助于生產電容器、電阻器、電感器和超導體等小型電子元件。相關研究成果以“Conversion of chirality to twisting via sequential one-dimensional and two-dimensional growth of graphene spirals”為題，在線發表于Nature Materials（Nat. Mater.?2024, 23, 331-338）。

2024年5月16日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊參與合作報道了在藍寶石襯底上用遠程外延方法生長厘米級的單晶菱方相R-WS₂雙層膜。他們通過在高溫下提供高濃度的鎢源以及利用a面藍寶石中的臺階來實現雙層同步生長和堆垛的外延控制。與單層薄膜相比，生長的R堆垛雙層WS₂在載流子遷移率、圓二色性和鐵電性等方面均表現出顯著的增強。這種遠程外延控制二維單晶堆垛結構的生長機制有望推動R堆垛雙層過渡金屬硫族化合物的大規模應用。相關研究成果以“Remote epitaxy of single-crystal rhombohedral WS₂?bilayers”為題，在線發表于Nature Communications（Nat. Commun.?2024, 15, 4130）。

2024年5月14日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與日本、法國、韓國、瑞典等國際合作者聯合開發了一種基于機器學習力場的模擬方法。在不犧牲計算精度的前提下，這種方法實現了單壁碳納米管生長接近微秒時間尺度的分子動力學模擬。基于該方法，詳細探究碳納米管的形成機制，包括從成核到生長以及缺陷的形成和修復。研究發現碳納米管-催化劑界面呈現出了高度的動態特性。特別是在碳納米管的邊緣，手性結構出現顯著的大幅度波動，這一現象并不支持傳統的連續螺旋生長模型作為普適機制。相反，在特定的生長條件下，作者觀察到生長的碳納米管邊緣表現出了顯著的構型熵。在較低的生長速率和較高的溫度下，這些缺陷在被納入管壁之前就能夠自我修復，為碳納米管無缺陷生長的實現提供了重要的理論支持。相關研究成果以“Dynamics of growing carbon nanotube interfaces probed by machine learning-enabled molecular simulations”為題，在線發表于Nature Communications（Nat. Commun.?2024, 15, 4076）。

2024年4月29日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與北京大學彭海琳教授等合作者聯合提出了一種邊緣引導外延策略，用于生長高密度、單取向的二維Bi₂O₂Se鰭陣列，可用于制造集成的二維多鰭場效應晶體管。對齊襯底的步驟可以精確控制成核位置和二維鰭陣列的方向。基于外延集成的二維Bi₂O₂Se/Bi₂SeO₅鰭-氧化物異質結構制備了多通道二維鰭場效應晶體管，具有大于10⁶的通斷電流比、高導通電流、低關斷電流和高耐用性。集成高κ氧化物介質的二維多鰭通道陣列為提高超尺度二維電子器件的性能和集成密度提供了一種新的策略。相關研究成果以“Integrated 2D multi-fin field-effect transistors”為題，在線發表于Nature Communications（Nat. Commun.?2024, 15, 3622）。

2024年3月16日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與韓國蔚山國立科學技術研究院Hyung-Joon Shin教授等合作者聯合開發了一種“單離子控制技術”，首次成功地在原子級別上觀察并控制食鹽的溶解過程。這一突破性發現不僅在理論上為理解溶液中帶電原子（離子）的行為提供了新的視角，還對電池、半導體等眾多應用領域中新材料的開發產生重要影響。相關研究成果以“Controlled dissolution of a single ion from a salt interface”為題，在線發表于Nature Communications（Nat. Commun.?2024, 15, 2401）。

2023年10月12日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊參與合作提出了利用原子尺度的類印章技術，在各種絕緣襯底上輕松制備英寸大小的單層hBN單晶的方法。在Cu的亞熔融溫度下，生長了hBN薄膜的單晶Cu箔可以與絕緣襯底緊密貼合，并將生長在金屬表面的hBN薄膜擠壓到絕緣襯底上。然后，無論絕緣襯底的類型或結晶度如何，都可以通過類印章工藝去除Cu箔來獲得單晶hBN薄膜。本工作將有望促進全單晶2D材料基器件的制造過程及應用。相關研究成果以“Stamped production of single-crystal hexagonal boron nitride monolayers on various insulating substrates”為題，在線發表于Nature Communications（Nat. Commun.?2023, 14, 6421）。

2023年3月31日， 深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊提出了在平面硼材料中的σ鍵共振的理論模型，在免于量化計算的前提下判定平面硼體系中兩中心兩電子和三中心兩電子鍵的分布。基于該理論，提出了三條規則來直觀描述平面硼材料中存在的類似Kekule成鍵構型并探索其結構特性。該理論很好地闡釋了中性的硼烯穩定性與孔洞比例的關系，以及在σ和π軌道占據平衡的前提下電荷摻雜對孔洞濃度的調控機制。本模型的提出加深了對硼材料結構成鍵的理解，并為后續硼基材料的多樣化設計提供了重要的理論指導。相關研究成果以“Theory of sigma bond resonance in flat boron materials”為題，在線發表于Nature Communications（Nat. Commun.?2023, 14, 1804）。

2023年2月3日，深圳理工大學材料科學與能源工程學院丁峰講席教授團隊與華南師范大學徐小志教授等合作者通過精確的時間序列控制同時成核和襯底臺階，報道了一種用于非中心對稱2D金屬硫族化合物（TMDs）的外延的通用方法。通過這種方法，本文在a，c，m，n，r和v面Al₂O₃以及MgO和TiO₂襯底上展示了單向排列的MoS₂晶粒的外延。這種方法也適用于其他的TMDs。這項研究揭示了各種2D單晶生長的穩健機制，為其潛在的應用鋪平了道路。相關研究成果以“Universal epitaxy of non-centrosymmetric two-dimensional single-crystal metal dichalcogenides”為題，在線發表于Nature Communications（Nat. Commun.?2023, 14, 592）。