新材料的探索是物性调控研究和器件应用的基础。二维量子材料包含了金属、半金属、半导体、绝缘体、超导体等，展现出诸多新奇的物理性质，有望被应用于新原理超低功耗电子与光电子元件中。我们利用多种生长手段，获得高质量和高结晶度的二维量子材料, 并利用光学、电学、探针技术等表征手段探索磁电耦合、关联效应、超导、近邻诱导以及奇异拓扑等新奇物性；对于展现了应用潜力的材料，我们结合化学气相沉积法(CVD)等生长手段，探索面向器件应用的大面积生长与集成工艺。

求解复杂量子体系的基本物性和演化规律已经远超目前最先进计算机的计算能力，而量子模拟器为解决这类问题提供了新的实验手段和平台。二维层状材料及其异质结因其丰富的物性和出色的可调性，是开发可高密度集成、高度可调和易于读取的固态量子模拟器的理想平台，为模拟复杂量子体系性质（例如量子相变与量子临界行为、量子涨落等）的可控演化、理解其演化规律提供前所未有的机会。

二维量子材料作为后摩尔时代基础信息材料的重要突破方向，其新原理器件设计的关键在于揭示材料本征物理特性的形成机制并建立有效调控策略。我们的研究聚焦二维量子材料及其异质结构中多自由度耦合效应（包括电荷、自旋、能谷、层间耦合序及拓扑序等维度），通过系统构建外场调控与信息处理参数间的映射模型，阐明量子态操控与器件功能实现的物理关联机制，最终发展面向智能信息处理需求的新原理电子器件原型以及集成系统。

人类感知世界的80%信息来自视觉，视觉系统在认知和决策中处于重要地位。类脑视觉旨在借鉴生物视觉系统的结构、功能和信息处理机制，构建面向多元化应用场景的高时效、高能效、高鲁棒视觉感知与认知系统。类脑视觉研究具有鲜明的应用需求导向和学科交叉特性，需要物理学、微电子、光学工程、神经科学和计算机科学等多学科交叉融合。我们将从生物视觉模型和计算机视觉算法两方面出发，基于新原理光电器件的物理特性和大规模面阵集成，结合CMOS电路设计，构筑类脑视觉芯片软硬件系统并实现原型验证。

人脑是我们已知的宇宙中最复杂的智能主体，也是自然界中最完美的信息处理系统，具有自适应、不断学习和高度并行计算等能力，同时功耗极低（仅约20瓦左右）。类脑智能的研究目标是扩展现有智能技术的边界，创造在各方面更加接近于人脑表现的人工智能。以忆阻器存算一体芯片为代表，类脑计算硬件方向的研究结合了物理、电子工程、计算机科学等多个学科，目标是突破传统计算架构的局限性，构建高效、低功耗的智能计算系统，推动人工智能向更高层次发展。