硕士生一作！他，回国即北大研究员，联合天大「国家高层次人才」，新发Nature子刊！

晶体对称性控制着局部原子配位和键合环境，是本质上决定材料功能的最重要组成部分之一。然而，由于晶体中具有各向同性的强共价/离子键，工程晶体对称性并不简单。

层状二维（2D）材料为晶体工程提供了理想的平台，因为层间对称操作比较简便。然而，由于垂直于Z方向滑动很容易，控制晶体对称性仍然是一个挑战。

2024年12月30日，北京大学赵晓续研究员、天津大学耿德超教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Atomically engineering interlayer symmetry operations of two-dimensional crystals》的研究论文，硕士生韩紫怡、吴胜强、Chun Huang为论文共同第一作者，赵晓续研究员、耿德超教授为论文共同通讯作者。

赵晓续，北京大学材料科学与工程学院研究员/助理教授。2014年获得新加坡南洋理工大学学士学位；2018年博士毕业于新加坡国立大学，导师：Stephen J. Pennycook & Loh Kian Ping教授；随后留校从事博士后研究（合作导师: Stephen J. Pennycook & Andrew T.S. Wee教授）；2020-2022年在新加坡南洋理工大学作校长博士后（合作导师: Liu Zheng教授）；2022年加入北京大学。

赵晓续研究员主要从事球差扫描透射电镜技术和低维材料生长，在低维量子材料亚原子尺度的结构解析、人工构筑与物性调控方向开展了系统研究，迄今在Nature、Nat. Nanotechnol.、Nat. Synth.,等高水平期刊发表SCI论文140余篇。论文被引超过11,000余次。

耿德超，天津大学理学院教授，国家高层次人才。2009年本科毕业于聊城大学，2012年和2015年在中国科学院化学研究所取得硕士学位（导师：刘云圻院士）和博士学位（导师：于贵研究员，刘云圻院士）。2015-2019年先后在新加坡国立大学（导师：Loh Kian Ping教授）、新加坡科技设计大学（导师：Yang Hui Ying教授）进行博士后研究工作，2019年加入天津大学任教授。

耿德超教授长期从事石墨烯等二维材料的可控制备、性能调控及应用探索的研究，在上述学习工作期间取得了一系列重要成果，已在国际著名学术期刊发表论40余篇。

在此，作者提出了一种衬底引导生长机制，通过化学气相沉积原子制备AB’堆叠SnSe₂超晶格，其中包含具有周期性层间镜像和滑动对称操作的交替SnSe₂片。

一些高阶相位，例如6 R、12 R和18 C，可以通过这种方法访问，并且表现出第一原理计算所建议的调制非线性光学响应。来自云母基底的电荷转移稳定了高阶SnSe₂相。

作者的方法展示了一种通过堆叠电子学实现拓扑相的有前途的策略。

图1：控制合成AA堆叠和AB′堆叠SnSe₂

图2：AA堆叠和AB′堆叠SnSe₂的原子分辨率图像

图3：生长SnSe₂新相的底层机制

图4：原子结构分析及相关自发SHG

图5：通过各种层间对称操作诱导的SnSe₂堆叠多型体谱

综上，作者研究了通过衬底引导生长机制原子级制备AB′堆叠的SnSe₂超晶格，这些超晶格具有周期性的层间镜像和滑动对称操作，能够实现更高阶相如6R、12R和18C，并展示出调制的非线性光学响应。

研究团队提出了一种通过堆叠电子学实现拓扑相的有希望的策略，不仅加深了对2D材料晶体对称性调控的理解，而且为设计新型光电材料和器件提供了新的方法。

该研究为精确控制2D材料的晶体对称性提供了一种新的方法，对于理解和设计新型材料的电子、光学和磁性能具有重要意义。未来其有望应用在非线性光学、高频神经刺激应用、锂离子电池负极材料等领域，为进一步探索和开发新型2D材料提供了一个强大的工具。

Han, Z., Wu, S., Huang, C. et al. Atomically engineering interlayer symmetry operations of two-dimensional crystals. Nat. Commun.,  (2024).