物理机制利用各种实验手段测量石墨烯和拓扑绝缘体的物理性质，研究因维数效应产生的新奇物理现象。按照项目的不同侧重点和研究手段的不同，将项目按照材料探索、物性研究、输运性质的高精度测量和低维体系四个方面展开研究
1、新型超导材料和量子态的探索
本课题的首要目标是探索新的高温超导材料，同时发展晶格结构和电子结构分析技术，以及超高压测量技术，分析自旋、电荷、轨道等有序现象，努力发现新的量子现象。研究内容互相补充，细分为以下几个方向
1新材料的探索与合成及单晶生长探索新超导材料，主要从事铁基超导材料以及类似的层状、多层含有类似FeAs面的多元化合物的探索，以及包含稀土和过渡元素的其他层状多元化合物中的新材料探索总结样品合成和成相规律，发展新方法、新工艺，寻找新现象、新效应另外将生长高质量单晶样品以用于深入的物理研究。
2晶体结构表征与研究对发现的新材料进行晶格结
f构、化学成分的表征，从而促进材料的探索研究新的结构现象，深入分析新型超导体的微结构物理性能之间的关联，研究化学成键、电子能带结构，研究高低温结构相变等，研究晶格中缺陷、畸变对超导的影响。
3超高压下的量子效应研究研发一套超高压低温测量系统100GPa，15K，在此基础上研究超高压下铁基材料以及其他新材料中可能出现的新奇量子现象、超高压对超导转变的影响、高压高场下材料的物性和相图，探索高压下可能出现的新量子态和新奇量子现象。
4中子散射研究研究铜氧化物和铁基高温超导材料以及其他新材料的晶格精细结构，电子自旋、电荷、轨道有序结构，研究超导材料及其母体中的自旋激发、自旋涨落的形成、演变及其和超导的关系，研究材料中形成的新的量子态和量子现象。
2、关联体系量子功能材料的物性研究
利用谱学的方法研究新型量子功能材料的电子结构，主要包括ARPES，STM和自旋极化的STMSPSTM，以及红外光谱的方法研究关联系统以高温超导体和庞磁阻材料为主
f的电子结构，争取在高温超导和庞磁阻材料的机理研究中有重大突破。具体到各种谱学实验方法和强关联体系中的问题，细分为
1以高精度角分辨光电子能谱为手段，深入研究以高温超导体包括铜氧超导体和铁基超导体为主的多种新奇超导体材料。本项目将结合我们在高温超导材料和角分辨光电子能谱上的优势，对高温超导体进行深入系统的研究，重点研究超导态对称性、赝能隙、电子与其它集体激发模式耦合等现象。
2锰氧化物体系，特别是三维r