近日，我院戴瑛教授团队在二维材料物性调控方面的研究取得新进展，相关工作分别发表于ACS Nano(影响因子: 18.027)和npj 2D Materials and Applications上 (影响因子: 10.516)。

反铁磁斯格明子晶体（AF-SkX）是规则的反铁磁斯格明子阵列，其相较于铁磁斯格明子有输运速度快、杂散场、能抵御斯格明子霍尔效应等优势。基于第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，该团队提出了在Janus单分子层CrSi₂N₂As₂中可以实现AF-SkX。由于该体系中心反演对称破缺，并且具有较强SOC，所以其存在较大的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）。DMI与其三角晶格产生几何阻挫，从而产生拓扑自旋花纹，并且在外部磁场作用下可产生AF-SkX。此外，该团队发现该体系中的AF-SkX可以利用铁电衬底的极化反转进行调控。当与铁电单层Sc₂CO₂构建异质结之后，铁电极化反转可以控制AF-SkX的产生和湮灭。这一工作丰富了反铁磁斯格明子领域的研究，并为未来二维体系中反铁磁斯格明子物理学的研究打下了基础。相关研究成果以“Theoretical Prediction of Antiferromagnetic Skyrmion Crystal in Janus Monolayer CrSi₂N₂As₂”为题在线发表在ACS Nano国际期刊上。论文第一作者为2021级硕士生窦恺莹，马衍东教授和戴瑛教授为共同通讯作者，山东大学为唯一作者单位。

利用不同轨道之间电子的耦合作用，可以调控材料的物理性能。基于此，戴瑛教授团队通过与德国德累斯顿工业大学Thomas Heine教授合作，设计了一系列具有不同原子配位环境的主族金属单原子催化剂，通过四步法筛选策略，最终得到了6种具有高选择性和高活性的NORR电催化材料。团队发现，不同于过渡金属原子为活性中心的催化材料，主族金属原子的催化性能与s/p轨道的电子占据密切相关，通过调控主族金属原子周围的原子配位环境可以有效地调控主族金属原子的s/p轨道的占据，从而得到高性能的NORR电催化材料。这项工作揭示了合理设计NORR催化活性中心的重要性，所提出的配位环境调控主族金属原子电子占据的策略，为开发先进的主族金属原子电催化材料开辟了一条新的路径。相关研究成果以“Main-group metal elements as promising active centers for single-atom catalyst toward nitric oxide reduction reaction” 为题发表在自然出版集团旗下npj 2D Materials and Applications上 (影响因子: 10.516)，论文第一作者为物理学院2019级博士生吴倩，马衍东教授、Thomas Heine教授和戴瑛教授为共同通讯作者，山东大学为第一作者单位。

研究工作得到了晶体材料国家重点实验室、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目、山东省泰山学者计划、山东大学齐鲁学者计划和山东省青年科技人才托举工程等项目的支持。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c08544

https://www.nature.com/articles/s41699-022-00326-4