深圳理工大学讲席教授，深圳中国科学院深圳先进技术研究院研究员丁峰教授自2022年底全职回国工作以来，理工料牛短短1年半时间已经发表SCI论文近50篇，大学其中包括Nature 3篇，海归Science 1篇，讲席教授Nature Materials 3篇，归国旅行装备推荐Nature Communications 7篇等。年半丁峰教授一直深耕于材料生长机制的发表理论研究，是正刊国际碳材料、低维材料生长机制领域的篇N篇材开拓者和领跑者。他提出的深圳碳材料与低维材料的生长机制受到了国际的广泛认可，成功解释了众多材料生长过程中的理工料牛实验现象，理论预言多次被实验验证，大学极大地推动了碳材料与低维材料的海归可控合成。丁峰教授最近提出了“材料制造，讲席教授理论先行”的科研理念，带领的科研团队与合作者正致力于推动“在理论指导下进行材料制造与器件制造”的研究，旨在改变传统的材料制造的“试错”模式，大幅度缩短材料的研发周期。经过多年的深耕，丁峰教授最近1年半丰硕的研究成果说明在“AI for Science”的加持下，材料生长机制的潮流单品研究已然来到了大爆发的时刻。下面我们总结介绍一下丁峰教授回国之后发表的多项代表性工作。
丁峰教授分别在1993，1996和2002年于华中科技大学，复旦大学和南京大学获得理学学士、硕士和博士学位；在2003年至2008年先后在瑞典哥德堡大学、查尔姆斯理工大学和美国莱斯大学从事碳材料的理论研究；2009年加入香港理工大学，2013年由于其出色的研究成果被破格晋升为终身制副教授；2017年受聘于韩国蔚山国立科学技术研究院，担任出众教授（韩国教授的最高职称），8年内完成了从助理教授到教授最高职称的晋升；在韩国期间还担任韩国基础科学研究院多维碳材料中心理论组组长，期间每年获得约150万美元的稳定资助。2022年底，丁峰教授加入深圳理工大学，担任讲席教授，继续致力于材料生长机制与可控生长的理论与实验研究，与国内外众多顶尖研究团队长期保持密切合作。截止目前，丁峰教授已发表SCI论文360余篇，其中Nature 8篇，Science 3篇，Nature/Science子刊30余篇，PRL 10篇，购物优惠券JACS 9篇等，文章被引用超过25000余次（google scholar），h指数85。
2024年6月7日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与北京大学刘开辉教授等合作者实现了兼具特定手性结构及相干极化方向的二硫化钨条带阵列的可控制造。该研究为一维结构的原子级精准制造提供了定制化方案，有望促进其在新型电学、光电转换器件的阵列化集成芯片加工中的应用。相关成果以“WS2 ribbon arrays with defined chirality and coherent polarity”为题，在线发表于Science（Science 2024, 384, 1100-1104）。
2024年5月1日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与中国科学院物理所白雪冬研究员、北京大学刘开辉教授等合作者联合提出了一种倾斜台阶面调控二维晶体相结构的新机制。通过在单晶镍衬底表面构造平行排列的高台阶，同时设计台阶倾斜面和平台面之间的精确夹角，实现了对单个氮化硼晶畴的逐层同向排列、一致滑移的堆垛锁定和对所有氮化硼晶畴取向协同的生长控制，首次获得了二维菱方相单晶氮化硼晶体。相关研究成果以“Bevel-edge epitaxy of ferroelectric rhombohedral boron nitride single crystal”为题，在线发表于Nature（Nature 2024, 629, 74-79）。
2024年3月27日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与上海交通大学史志文教授等合作者联合开发了一种生长石墨烯纳米带的全新方法，成功实现了超高质量石墨烯纳米带在氮化硼层间的嵌入式生长，形成了“原位封装”的石墨烯纳米带结构，并演示了构建高性能场效应晶体管器件的应用场景，有望在未来的高性能碳基纳米电子器件中扮演重要的角色。相关研究成果以“Graphene nanoribbons grown in hBN stacks for high-performance electronics”为题，在线发表于Nature（Nature 2024, 628, 758-764）。
2023年3月22日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队参与报道了世界首例二维半导体鳍片/高κ栅氧化物异质结阵列的外延生长及其三维架构的异质集成，并研制了高性能二维鳍式场效应晶体管。该原创性工作突破了后摩尔时代高速低功耗芯片的二维新材料精准合成与新架构三维异质集成瓶颈，为开发未来先进芯片技术带来新的机遇。相关研究成果以“2D fin field-effect transistors integrated with epitaxial high-κ gate oxide”为题，在线发表于Nature（Nature 2023, 616, 66-72）。
2024年4月8日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与香港城市大学张华教授等合作者联合报道了一种简单快速的湿化学合成方法，利用非常规相4H金纳米线（4H-Au）为模版，实现了一系列高相纯度、高稳定性的单层亚稳态1T′相过渡金属二硫族化合物（1T′-TMD）的可控合成。该方法合成的4H-Au@1T′-TMDs核壳结构可用于超灵敏表面增强拉曼散射，已实现了多种新型冠状病毒刺突蛋白的阿托摩尔水平检测。该项工作为在金属衬底/模板上制备高相纯度和高稳定性的单层1T′-TMDs提供了新的方案，并在表面科学、材料科学、生物医学等领域彰显出庞大的应用潜力。相关研究成果以“1T′-transition metal dichalcogenide monolayers stabilized on 4H-Au nanowires for ultrasensitive SERS detection”为题，在线发表于Nature Materials（Nat. Mater. 2024, DOI: 10.1038/s41563-024-01860-w）。
2024年2月28日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与复旦大学张远波教授等合作者联合报道了直接在绝缘衬底上生长大面积黑磷纳米带。用黑磷纳米颗粒作为化学气相传输生长的种子，获得了均匀的、只沿[100]晶向取向的单晶纳米带。通过理论计算发现锯齿形边缘的自钝化是优先一维生长的关键。基于单个纳米带的场效应晶体管，表现出了高达~104的开/关比，证实了纳米带良好的半导体行为。该项工作展示了黑磷纳米带在纳米电子器件方面的应用潜力，也为研究黑磷中的奇异物理提供了平台。相关研究成果以“Seeded growth of single-crystal black phosphorus nanoribbons”为题，在线发表于Nature Materials（Nat. Mater. 2024, DOI: 10.1038/s41563-024-01830-2）。
2023年8月3日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与上海科技大学王竹君教授等合作者联合提出了一种可行方法和潜在机制来辅助自组装的转角石墨烯。这个过程可以在标准的化学气相沉积生长中实现，最好的描述是用折纸和剪纸来类比。它涉及在单层石墨烯中可控地诱导褶皱形成，以及随后的褶皱折叠、撕裂和再生长。该过程的本质是形成交织的石墨烯螺旋，并将1D褶皱的手性角转换为3D超晶格的2D转角。该方法可以扩展到其他可折叠的2D材料中，有助于生产电容器、电阻器、电感器和超导体等小型电子元件。相关研究成果以“Conversion of chirality to twisting via sequential one-dimensional and two-dimensional growth of graphene spirals”为题，在线发表于Nature Materials（Nat. Mater. 2024, 23, 331-338）。
2024年5月16日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队参与合作报道了在蓝宝石衬底上用远程外延方法生长厘米级的单晶菱方相R-WS2双层膜。他们通过在高温下提供高浓度的钨源以及利用a面蓝宝石中的台阶来实现双层同步生长和堆垛的外延控制。与单层薄膜相比，生长的R堆垛双层WS2在载流子迁移率、圆二色性和铁电性等方面均表现出显著的增强。这种远程外延控制二维单晶堆垛结构的生长机制有望推动R堆垛双层过渡金属硫族化合物的大规模应用。相关研究成果以“Remote epitaxy of single-crystal rhombohedral WS2 bilayers”为题，在线发表于Nature Communications（Nat. Commun. 2024, 15, 4130）。
2024年5月14日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与日本、法国、韩国、瑞典等国际合作者联合开发了一种基于机器学习力场的模拟方法。在不牺牲计算精度的前提下，这种方法实现了单壁碳纳米管生长接近微秒时间尺度的分子动力学模拟。基于该方法，详细探究碳纳米管的形成机制，包括从成核到生长以及缺陷的形成和修复。研究发现碳纳米管-催化剂界面呈现出了高度的动态特性。特别是在碳纳米管的边缘，手性结构出现显著的大幅度波动，这一现象并不支持传统的连续螺旋生长模型作为普适机制。相反，在特定的生长条件下，作者观察到生长的碳纳米管边缘表现出了显著的构型熵。在较低的生长速率和较高的温度下，这些缺陷在被纳入管壁之前就能够自我修复，为碳纳米管无缺陷生长的实现提供了重要的理论支持。相关研究成果以“Dynamics of growing carbon nanotube interfaces probed by machine learning-enabled molecular simulations”为题，在线发表于Nature Communications（Nat. Commun. 2024, 15, 4076）。
2024年4月29日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与北京大学彭海琳教授等合作者联合提出了一种边缘引导外延策略，用于生长高密度、单取向的二维Bi2O2Se鳍阵列，可用于制造集成的二维多鳍场效应晶体管。对齐衬底的步骤可以精确控制成核位置和二维鳍阵列的方向。基于外延集成的二维Bi2O2Se/Bi2SeO5鳍-氧化物异质结构制备了多通道二维鳍场效应晶体管，具有大于106的通断电流比、高导通电流、低关断电流和高耐用性。集成高κ氧化物介质的二维多鳍通道阵列为提高超尺度二维电子器件的性能和集成密度提供了一种新的策略。相关研究成果以“Integrated 2D multi-fin field-effect transistors”为题，在线发表于Nature Communications（Nat. Commun. 2024, 15, 3622）。
2024年3月16日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与韩国蔚山国立科学技术研究院Hyung-Joon Shin教授等合作者联合开发了一种“单离子控制技术”，首次成功地在原子级别上观察并控制食盐的溶解过程。这一突破性发现不仅在理论上为理解溶液中带电原子（离子）的行为提供了新的视角，还对电池、半导体等众多应用领域中新材料的开发产生重要影响。相关研究成果以“Controlled dissolution of a single ion from a salt interface”为题，在线发表于Nature Communications（Nat. Commun. 2024, 15, 2401）。
2023年10月12日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队参与合作提出了利用原子尺度的类印章技术，在各种绝缘衬底上轻松制备英寸大小的单层hBN单晶的方法。在Cu的亚熔融温度下，生长了hBN薄膜的单晶Cu箔可以与绝缘衬底紧密贴合，并将生长在金属表面的hBN薄膜挤压到绝缘衬底上。然后，无论绝缘衬底的类型或结晶度如何，都可以通过类印章工艺去除Cu箔来获得单晶hBN薄膜。本工作将有望促进全单晶2D材料基器件的制造过程及应用。相关研究成果以“Stamped production of single-crystal hexagonal boron nitride monolayers on various insulating substrates”为题，在线发表于Nature Communications（Nat. Commun. 2023, 14, 6421）。
2023年3月31日， 深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队提出了在平面硼材料中的σ键共振的理论模型，在免于量化计算的前提下判定平面硼体系中两中心两电子和三中心两电子键的分布。基于该理论，提出了三条规则来直观描述平面硼材料中存在的类似Kekule成键构型并探索其结构特性。该理论很好地阐释了中性的硼烯稳定性与孔洞比例的关系，以及在σ和π轨道占据平衡的前提下电荷掺杂对孔洞浓度的调控机制。本模型的提出加深了对硼材料结构成键的理解，并为后续硼基材料的多样化设计提供了重要的理论指导。相关研究成果以“Theory of sigma bond resonance in flat boron materials”为题，在线发表于Nature Communications（Nat. Commun. 2023, 14, 1804）。
2023年2月3日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院丁峰讲席教授团队与华南师范大学徐小志教授等合作者通过精确的时间序列控制同时成核和衬底台阶，报道了一种用于非中心对称2D金属硫族化合物（TMDs）的外延的通用方法。通过这种方法，本文在a，c，m，n，r和v面Al2O3以及MgO和TiO2衬底上展示了单向排列的MoS2晶粒的外延。这种方法也适用于其他的TMDs。这项研究揭示了各种2D单晶生长的稳健机制，为其潜在的应用铺平了道路。相关研究成果以“Universal epitaxy of non-centrosymmetric two-dimensional single-crystal metal dichalcogenides”为题，在线发表于Nature Communications（Nat. Commun. 2023, 14, 592）。
