二维材料独特的结构特征和物理化学性质赋予其广阔的潜在应用前景，使其成为一类极具吸引力的功能候选材料。自2004年石墨烯首次被机械剥离以来，二维材料在合成、表征和应用等方面都取得了很大的进展。人们合成了大量具有二维层状结构的材料，如六方氮化硼（h-BN）、MoS2、金属卤化物、MA2Z4、MXenes、MOFs和COFs等，并将其应用于一系列领域的研究。这些领域包括电子学、光电子学、催化、储能、生物医学、传感器、人工智能等。毫无疑问，二维功能材料已经成为并将继续成为物质科学的重要研究课题。因此采用客观、准确的第一性原理方法对二维功能材料进行计算设计、调控及物理机理研究，能够避免大量的不必要的实验尝试，也为新型多功能器件提供理想的材料基础。在陕西省自然科学基金及教育厅项目等项目的资助下，本项目聚焦二维功能材料的计算设计、调控及物理机理这一科学问题，取得了一系列原创性研究成果：

   1：在铁谷材料中，提出可以通过压电效应产生电场，从而实现反常谷霍尔效应。把这种现象称为压电反常谷霍尔效应，可以归入压电谷电子学(Piezovalleytronics)。[Phys. Rev. B 104, 224428 (2021)]

   2：通过应变或者电子关联调控在特殊的二维材料中实现多种新奇电子态：铁谷态、半铁谷金属态和谷极化量子反常霍尔态。这些态之间的转变能通过带反转以及Berry曲率符号改变解释。[Phys. Rev. B 105, 104416 (2022)；Phys. Rev. B 106, 064416 (2022)]

   3：预言RuBr2可能内在就是一个能谷极化量子反常霍尔绝缘体。即使不是，也可以通过应变调控实现。另外通过RuBr2这个具体的材料计算得到：调控关联强度可以通过应变等价的实现。[2D Mater. 9, 035011（2022）]

4：提出压电量子反常霍尔绝缘体电子态，可以实现压电、铁磁和拓扑共存。理论预言单层Janus Fe2IX (X=Cl 和 Br)是一个性能优异的内禀压电量子反常霍尔绝缘体，具有高的居里温度（大约400 K）、高陈数（C=2）、大拓扑能隙（大约200 meV）和高的面外压电系数（大约0.4 pm/V）的综合优势。[Nanoscale 13, 12956 （2021）]

5：预言了新型的二维Janus材料SnSSe和MSiGeN4(M = Mo and W)，理论研究了它们的稳定性，以及相关的物理和化学性质。[ Phys. Chem. Chem. Phys 21, 24620 (2019)；J. Mater. Chem. C 9, 2464(2021)]

6：首次理论计算了第一个实验合成的二维Janus材料MoSSe的晶格热导率,并且和它的母体单层MoS2和MoSe2的晶格热导率进行了对比。它们晶格热导率之间的差别也通过群速度和声子寿命解释。[Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 7236 (2018)]