2024年7月5日，北京大学的刘开辉教授、中国人民大学的刘灿副教授以及中科院物理研究所的张广宇研究员等合作在《Science》杂志，发表了题为“Interfacial epitaxy of multilayer rhombohedral transition-metal dichalcogenide single crystals”的研究成果。他们报道了一种新的界面外延方法，用于生长几种过渡金属卤化物的单晶多层六方结构。
这项研究创新性地利用界面外延技术，在原子尺度上精确控制了多层过渡金属二硫化物的生长，实现了高质量、高晶格匹配度的单晶生长。这种方法不仅提供了一种新的制备途径，还为进一步探索和优化过渡金属卤化物的物理性质和应用提供了新的可能性。
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作者简介
刘开辉，北京大学教授，国家杰出青年科学基金获得者。曾获科学探索奖、北京市自然科学一等奖、中国发明协会技术发明一等奖、日内瓦国际发明展一等奖；担任国家计划基础加强重点项目首席科学家、国家重点研发计划物态调控专项项目首席科学家。
2004年毕业于北京师范大学物理系，2009年在中国科学院物理研究所获得理学博士学位。2009年至2014年期间，他在美国加州大学伯克利分校物理系从事博士后研究。2014年，他回到北京大学物理学院工作，现任教授和博士生导师。刘开辉课题组长期致力于低维材料生长机理与光谱物理的研究，擅长利用先进技术手段解决前沿科学问题。团队自主设计了米级单晶制造装备，搭建了单个低维材料单元水平的纳米光谱学表征系统，并开发了二维材料复合光纤全光纤器件。
已发表SCI论文100余篇 (google引用率>7300，h因子48)，其中包括通讯作者文章Nature (2篇)，Nature Nanotechnology(2篇)，Nature Photonics (2篇)，Nature Chemistry，Nature Communications (4篇)，Advanced Materials (10篇)，JACS (2篇)，Nano Letters (6篇)，PNAS，Science Bulletin等。
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研究成果2024年5月，刘开辉教授发表Nature，仅过一个月再发两篇Science，而一月之后，刘开辉教授与中国人民大学刘灿副教授、中国科学院物理所张广宇研究员合作再发Science，展现惊人的研究效率。
其中，刘开辉教授课题组与合作者提出了一种“多重界面耦合原子制造”的新策略，首次实现了具有特定手性结构（包括扶手椅型、之字型及其他手性结构）和相干极化方向的二硫化钨（WS2）条带阵列的“全同”控制制造。通过系统研究手性结构与体光伏效应的关系，成功实现了1000余根扶手椅型条带阵列的自发光电流集成输出。这项研究为一维结构的原子级精准制造提供了定制化方案，有望推动其在新型电学和光电转换器件的阵列化集成芯片加工中的应用。2024年6月6日，相关成果以“具有可控手性与相干极性的二硫化钨条带阵列”（WS2 ribbon arrays with defined chirality and coherent polarity）为题，在线发表于《科学》（Science）期刊。
同时，刘开辉教授课题组在手性非线性光学晶体领域取得了重要突破。研究团队打破了一维材料体系二次谐波输出的纪录——单根氮化硼纳米管的转换效率约为0.01%，输出功率约为1.5微瓦（比传统的一维材料提高了两个数量级），并实现了圆二色性从-0.7到+0.7的连续可调。这项研究成果有望为新一代手性光电子器件领域带来新的材料体系和应用场景。2024年6月6日，相关研究成果以“相干堆垛氮化硼纳米管的强手性光学非线性”（Strong chiroptical nonlinearity in coherently stacked boron nitride nanotubes）为题，在线发表于《自然·纳米科技》（Nature Nanotechnology）。《自然·纳米科技》杂志编辑部还特别发表了题为“多壁氮化硼纳米管的强手性非线性光学响应”（Multiwalled boron nitride nanotubes with a strong nonlinear chiroptical response）的研究简报，对该文章进行了专题报道。
结语
刘开辉教授的卓越成就令人钦佩。他在短时间内连续发表了三篇《Science》和一篇《Nature》论文，充分展示了他在科研领域的深厚造诣和不懈努力。这些顶级期刊的发表不仅是对他个人学术能力的高度认可，更是对他在科学研究中所展现出的创新精神和严谨态度的赞赏。刘教授的研究涵盖了低维材料生长机理与光谱物理等前沿领域，他通过开发先进技术手段，解决了许多科学难题，为相关领域的研究提供了新的思路和方法。他的工作不仅推动了科学的前沿发展，也为实际应用带来了巨大的潜力，特别是在新型电学和光电转换器件的阵列化集成芯片加工中。他的成功离不开他对科学的热爱和对知识的追求。他在科研道路上不断探索，勇于挑战未知，展现了科研人员应有的坚韧和毅力。他的成就不仅为北京大学和中国的科研事业增添了光彩，也为全球科学界带来了新的希望和动力。
刘开辉教授的杰出贡献和创新精神，必将激励更多的年轻科研人员追求卓越，勇攀高峰。他的故事告诉我们，只要坚持不懈，勇于创新，就一定能够在科学的道路上取得辉煌的成就。
