石墨烯的发现开辟了一个二维晶体材料研究的崭新领域，其发现者Geim教授和Novoselov教授也由此获得2010年诺贝尔物理学奖。二维晶体材料通常是由单原子层或几个原子层组成，层内以强的共价键或离子键结合，而层与层之间依靠弱的范德瓦尔斯力堆叠。二维材料具有新奇的物理效应，且易于调控和集成，为基础研究和器件应用都提供了新的机遇。当前在物理、材料、器件和电子学等领域极具潜力的二维材料包括X-烯（石墨烯、硅烯、锗烯、锡烯等）、过渡金属化合物（化学式为MX2，M 是指过渡金属元素（如钼、钨、铌、钛），X 是指硫族元素（如硫、硒、碲））、二维磁性材料（如CrI3、Cr2Ge2Te6）、拓扑绝缘体（如Bi2Se3、Sb2Te3）、高温超导体（如FeSe、NbSe2、Bi2Sr2CaCu2O8+δ）等。与此同时，将不同二维材料以特定顺序堆砌在一起所形成的范德瓦尔斯异质结的性质可以人工调控，是当前国际上备受关注的前沿热点之一。二维材料及其异质结的物性可通过栅极场效应（固栅、液栅）、掺杂和界面工程等研究手段进行调控，从而表现出许多新奇的物理现象。在此方面，研究室已在Mater. Today、Adv. Mater.、Sci. Rep.、Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.等著名期刊发表多篇论文。