随着石墨烯获得2010年诺贝尔物理奖，石墨烯由于结构新颖，物理内涵丰富，应用前景巨大，成为近几年物理学的重要科学热点及前沿之一。然而，石墨烯的大面积制备和磁性能调控以及与Si基半导体工业的兼容性问题当前仍面临着巨大挑战。因此，开展类石墨烯纳米结构材料的实验制备和性能调控成为科研工作者又一追逐的目标。张昌文教授与山东大学物理学院合作，利用分子动力学、密度泛函理论以及蒙特卡罗模拟技术，在类石墨烯纳米结构silicene【J. Phys. Chem. C, 116, 47011(2012)，Nano. Res. Lett. 7, 422(2012)】, ZnO【Chem. Phys. Lett. 548, 60(2012)】, AlN【J. Comput. Chem. 32, 3122 (2011)，J. Phys. Soc. Japan, 81, 044705(2012)】等方面研究取得重要成果，解释了材料形貌与衬底、纳米尺寸及生长温度等的关系，给出了纳米片/带/结本征缺陷和离子掺杂，以及外电场等对电荷转移量、原子间键合和形成能的影响，以及小型分子和分子基团对纳米结构进行物理和化学修饰的关系，实现了纳米材料的性能优化和功能化。此研究结果对促进纳米电子器件和自旋电子器件应用以及相关实验工作的开展具有重要价值。

本研究工作获得了国家自然科学基金（11274143和61076088），山东省优秀中青年科学家奖励基金（BS2009CL012），以及山东省高等学校科技计划（J10LA16）项目的资助。