2025年10月28日，由网赌 开展的品牌系列讲座【南高师·格物讲堂】邀请到了中国科学院理论物理研究所李理研究员于行健楼435教室开讲，作了题为“二维范德华同质、异质结中的新奇量子物态”的学术报告。本次报告由网赌 院长张力发教授主持，网赌 教师、研究生、本科生共计80余人参加了本次报告会。

在本次报告中，王雷教授首先介绍了二维范德华材料的发展。近年来，凝聚态物理领域的一个重要突破在于对二维范德华材料及其异质结构的研究。以石墨烯为代表的二维材料，因其独特的电子结构和物理性质，成为探索新型量子物态的理想平台。特别是通过堆叠不同种类或不同取向的二维材料，可以构建出具有丰富电子态和强关联效应的范德华同质或异质结，为理解和操控量子行为开辟了新路径。二维范德华材料的一个关键特征在于其层间通过较弱的范德华力结合，使得不同材料可以在几乎无晶格匹配限制的情况下进行堆叠。这种堆叠不仅保留了各组分材料的本征特性，还可能由于层间耦合产生全新的电子行为。例如，通过控制堆叠角度、层数和相对位移，可以实现莫尔超晶格，进而调控能带结构，诱发平带、拓扑态甚至超导等量子现象。

在实验技术上，实现高质量二维异质结曾是制约该领域发展的瓶颈。传统的机械剥离与转移方法难以避免界面污染和结构损伤，严重影响了器件的电学性能和实验可重复性。王雷教授在其实验中发展的“pick-up 转移法”，标志着二维材料制备技术的重要突破。该方法通过精准操控单原子层材料，实现其在预设位置的无污染堆叠，首次实现了原子级洁净的范德华界面。这一技术的推广极大提升了器件的质量，使得对二维材料界面物理的精细测量成为可能，也直接推动了近年来范德华异质结及相关莫尔体系研究的蓬勃发展。

在物理现象方面，二维范德华异质结展现出丰富的新奇量子物态。早期研究多集中于单粒子物理图像下的现象，如狄拉克费米子行为、能谷电子学、以及自旋-轨道耦合效应等。例如，在石墨烯/氮化硼异质结中，通过调控莫尔势可实现对石墨烯能带的显著修饰，进而观测到霍夫施塔特蝴蝶谱和陈绝缘体等拓扑物态。

近年来，研究重点逐渐转向强关联电子系统。在魔角石墨烯体系中，当两层石墨烯以特定“魔角”堆叠时，能带中出现的平带使得电子动能被强烈抑制，电子-电子相互作用占据主导，从而导致诸如非常规超导、关联绝缘态、轨道磁性以及Wigner晶体等一系列关联物态的出现。类似现象也在其他二维莫尔材料（如过渡金属硫族化合物）中被广泛观测，表明这类系统是实现和理解强关联物理的普适平台。

此外，二维范德华异质结还为研究维度耦合、界面激子物理、以及非线性光学响应等提供了理想体系。例如，在二维半导体异质结中，层间激子表现出长寿命和可调谷特性，为量子光源和光电器件开发带来新可能。

报告后教师与同学积极提问交流，王雷教授耐心解答。本次报告中，王雷教授向同学们科普了在二维范德华材料中的新奇现象，其中由王雷教授团队自主研发的“pick-up转移法”令人印象深刻，其极具想象力的物理实验思想令同学们叹为观止。

王雷教授简介：

王雷，南京大学物理学院教授、博士生导师。本科和硕士毕业于新加坡国立大学，2014获得美国哥伦比亚大学博士学位，2014-2015年美国哥伦比亚大学纳米创新中心读博士后，2015-2019年美国康奈尔大学任Kavli Fellow。之后获得国家海外高层次人才项目支持，于2019年加入南京大学。研究兴趣包括低维量子材料中的电输运性质和新奇的电子关联物态等。主持国家自然科学基金委青年科学基金A类、科技部重点研发计划课题等项目。其首创的二维材料pick-up技术在近十年来推动了范德华同质异质结体系和范德华材料莫尔界面体系等凝聚态物理领域的重要前沿方向的产生与发展。