原子尺度物性与器件实验室以发展尖端扫描隧道显微镜(STM)技术、开发新型半导体材料和实用器件为目标。通过将强磁场技术、超快光谱学技术与STM耦合集成，探索空间、时间和能量探测分辨能力极限下的材料新奇量子物性；通过探索金刚石作为“终极半导体”的应用潜力，推进基于单晶金刚石的功率电子器件、新型激光器等颠覆性应用及其产业化。
1. 先进扫描隧道显微镜（STM）系统的研发，包括闭循环无液氦低温（300 mK）强磁场(9 T) STM、超快飞秒STM、太赫兹STM；
2. 低维量子材料的设计、制备和物性研究：重点探索新型功能氧化物材料、二维铁电/铁磁/拓扑材料及其异质结构的构筑，量子物性多场调控，与非线性光谱动力学研究；
3. 单晶金刚石材料与器件的开发及应用，聚焦大尺寸高纯单晶金刚石晶圆的合成与光电等功能器件研究。
