我校物理工程学院河南省量子功能材料国际联合实验室贾瑜教授研究组和中国科学技大学张振宇教授研究组与香港大学、韩国汉阳大学、美国犹他大学和英国伦敦大学等研究机构的科学家合作，在二维材料研究中取得重要新进展，理论上预言了可能由VI 族单质元素组成的二维单层材料-碲烯的存在，并获得初步实验验证。该研究成果最近在线发表在物理学顶尖期刊《物理评论快报》上（Physical Review Letters, 119, 106101, 2017；论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.106101），我校物理工程学院朱志立副教授、蔡晓琳博士生、牛春要讲师为论文主要完成者，贾瑜教授、张振宇教授为共同通讯作者。

二维材料，是指电子仅可在两个维度的上自由运动的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱等。二维层状材料是随着2004年曼切斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（二人获得2010年诺贝尔物理奖）成功分离出单原子层的石墨材料--石墨烯（Graphene）开始引起人们的广泛关注。二维材料具有新奇的物理效应并易于调控和集成，为构筑新一代的电子器件提供了新机遇。近几年来，发现新的二维材料，探索其独特的物理特性是凝聚态物理研究领域的一大热点。对单质元素构成的二维材料而言，除石墨烯以外，在周期表IIIA-VA 主族元素中，硼烯、硅烯、磷烯等也相继被预言存在并在实验室制备出来。然而，对VI 族元素单质能否形成稳定二维单层结构是一个极富挑战的问题。

在新的研究中，贾瑜教授的国际合作团队采用粒子群优化算法的结构搜索和基于密度泛函的第一性原理计算方法，研究VI族元素Te、Se可能的二维单层结构，通过声子谱和第一性分子动力学研究确定其稳定性，预言了碲烯（Tellurene）和硒烯（Selenene）的存在。研究给出了碲烯三种不同类型的结构，α-Te、b-Te，g-Te烯。同时他们还发现这些碲烯具有优异的光吸收特性和远优于二硫化钼单层的载流子迁移率，有望在量子器件制备方面具有重要的应用。

（a）-（d）理论上给出的α-相碲烯结构

研究结果的预印本在arXiv网上登出后，立即引起了包括理论和实验国际同行的广泛兴趣；美国普渡大学、波多黎各大学、橡树岭国家实验室、德克萨斯大学、香港大学、德国马普学会、西班牙巴斯克大学、中国科学院物理研究所、中国人民大学等都开展了相关的后续研究。目前实验上多个研究组已经制备出b相碲烯，并将之成功地应用于高性能场效应管的制备。这一研究成果的发表标志着我校物理工程学院在该研究领域具有国际领先水平。

（a）-（b）实验上制备得到的b-相碲烯单层结果

该研究得到国家重点基础研究发展计划（973计划），国家自然科学基金和河南省科技创新杰出人才基金的资助。