二维原子晶体材料是指在二维方向上存在周期性的单原子层厚度或者少量原子层厚度的一类材料。石墨烯是第一种从实验中得到的单层二维原子晶体材料，它有非常多优异的性能。受石墨烯研究工作的启发，其它二维层状原子晶体材料的研究也受到人们的广泛关注。目前，研究人员发现很多种二维原子晶体材料，如六角晶格氮化硼(h-BN)、硅烯、锗烯、过渡金属二硫化物、黑磷，等等。不同的材料拥有各自独特的性质，为我们现代工业对材料需求的多样性提供了各种各样的素材。　　本研究主要内容包括：⑴锗烯是一种类似石墨烯的由单原子锗组成的二维蜂窝状结构。与石墨烯平整的结构不同，锗烯是一种起伏的结构，并被预言在自旋量子霍尔效应等领域有潜在应用。我们通过扫描隧道显微镜(STM)、低能电子衍射(LEED)、X射线光电子能谱(XPS)等实验手段与密度泛函理论(DFT)计算相结合研究了锗烯在Pt(111)表面的合成。通过DFT几何结构优化、和STM模拟，证实了单层锗烯在Pt(111)表面的成功合成。锗烯是一个起伏性的单层结构。⑵过渡金属二硫化物由于它们拥有众多奇特物理性质受到研究人员的广泛关注，PtSe2也是其中一种非常有意思的层状材料。PtSe2的块体材料是金属性的，随着层数的减少其性质发生巨大变化，单层PtSe2是半导体性质的，它在电子学、光电子学、自旋电子学、以及催化方面均有潜在的应用。但是，如何运用简便方法得到高质量单层PtSe2依然是种巨大的挑战。另一方面，尽管PtSe2有合适的带隙能用于光催化领域、并且其迁移率也较高，但是其间接带隙导致了它的光激发效率不高，限制了很多光学方面应用。结合实验和理论计算，我们在Pt(111)表面通过硒化得到单层的PtSe2。通过第一性原理计算，我们预言使用施加应力的方法能将PtSe2从间接带隙转变成直接带隙，同时应力还将对PtSe2的带隙产生调控，这种机理由Heitler-London交换能量模型得到了很好的解释。我们的发现为单层PtSe2能带调控提供了一种新的思路，扩展了单层PtSe2在光催化、太阳能领域的应用。⑶二维材料的铁磁半金属性在自旋电子学领域有潜在的应用。我们利用第一性原理研究了过渡金属掺杂石墨炔纳米带的电子结构以及输运性质。我们预言石墨炔纳米带掺杂2％-5％的3d过渡金属原子时，可以产生铁磁性。Mn-以及Co-掺杂的石墨炔纳米带具有半金属特性，可以实现完美的自旋过滤效应。我们的研究为石墨炔纳米带在自旋过滤方面的进一步研究，为其潜在应用提供了理论基础。⑷近藤效应是目前依然在广泛研究的关于含有极少量磁性杂质的晶态金属在低温下出现电阻极小的现象。近藤温度强烈依赖费米能附近的态密度。理论研究预言，通过加电场方式控制自由石墨烯费米能附近的态密度能控制石墨烯与吸附于石墨烯上面的磁性金属原子之间的相互作用，进而控制近藤效应的开和关。我们通过STM实验和DFT计算结合，研究了Ru(0001)表面外延生长的石墨烯上Co原子的近藤效应。我们发现了Ru(0001)上石墨烯的周期性褶皱结构非常适合近藤效应的调控。合特性。