近日，依托先进光场显示芯片与系统全国重点实验室、学校光量子与纳机电集成交叉科学中心，北京理工大学物理学院/前沿交叉研究院武旭教授课题组与我校集成电路学院、武汉大学物理与技术学院、中国科学院物理研究所开展合作，在二维材料Janus结构调控和电荷密度波态对称性破缺机理研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Unusual charge density wave introduced by the Janus structure in monolayer vanadium dichalcogenides”为题发表在国际知名期刊《Science Advances》上，论文第一作者为北京理工大学毕业博士生许自强、邵岩教授、在读博士生黄纯和武汉大学在读博士生朱超。通讯作者为北京理工大学武旭教授、乔婧思教授、王业亮教授和武汉大学张晨栋教授。

研究课题组成功发展出原子层级Se化工艺，以此为基础实现了单层Janus结构VTeSe材料的可控制备。进一步，借助扫描隧道显微镜技术，对材料的电荷密度波（CDW）现象进行原子级成像，观测到具有独特对称性的“√13×√13”超周期，该结构具有显著的三重旋转对称性破缺。通过理论计算与实验结合，团队揭示了这种CDW态与材料内部自旋排列紧密相关，而不是单一的传统电子-声子耦合作用机理。该成果不仅为二维过渡金属硫族化合物（TMD）的原子级结构调控提供了新的制备工艺技术，也对对称性调控与量子态设计提供了全新思路，推动二维材料的物态调控和相关的基础以及应用科学研究。

图1 单层Janus VTeSe的制备流程示意图和原子级结构表征结果。

图2 二维VTe2和具有Janus结构VTeSe两种材料电荷密度波结构的原子级成像对照。

图3 二维Janus VTeSe中CDW态的电子态实空间成像分析结果。

图4 单层Janus VTeSe的电荷密度波与自旋序之间的关联以及对应的DFT理论计算

论文详情：Ziqiang Xu et al., Unusual charge density wave introduced by the Janus structure in monolayer vanadium dichalcogenides. Sci. Adv.11, eadq4406(2025). DOI:10.1126/sciadv.adq4406

论文连接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq4406

本研究受到科技部重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目的资助。