2026年8月3日——美国国家科学基金会（U.S. National Science Foundation） 已向宾夕法尼亚州立大学的二维晶体联盟（Two-Dimensional Crystal Consortium, 2DCC）拨款460万美元，为期四年，以支持其向长期可持续性过渡，同时这一国家级用户设施继续为全国各地的研究人员提供专用材料、设备和专业知识。这些用户开展前沿研究，以开发更快、更节能的电子器件、光子学、量子技术和计算系统。

2DCC隶属于宾夕法尼亚州立大学的 材料研究所（Materials Research Institute, MRI），坐落于千禧科学综合体（Millennium Science Complex），于2016年成立，是NSF首批仅有的两个材料创新平台（Materials Innovation Platforms, MIP）之一。这两个首批设施旨在聚焦复杂的跨学科研究，并提供实验室仪器的开放公共访问、共享数据以及协作培训。MIP围绕特定研究领域整合材料合成、表征、理论、模拟和数据能力，同时与全国用户群体共享这些资源，以加速材料发现。

“未来的许多技术将依赖于尚未被发现的新材料，”宾夕法尼亚州立大学研究高级副校长Andrew Read表示。“这就是为什么联邦对像宾夕法尼亚州立大学2D晶体联盟这样的设施的投入如此重要。通过支持基础研究，我们正在构建推动各行业创新的知识基础。大学在这一过程中发挥着至关重要的作用，成为长期发现与国家优先事项交汇的场所。”

新资金不同于NSF于2021年授予该联盟的五年期MIP续约。在四年的过渡期内，NSF将支持旨在实现长期可持续性的活动，包括知识产权开发、技术转化、社区数据基础设施以及实践培训，以培养下一代材料合成科学家和仪器工程师。该联盟将继续作为MIP和国家用户设施运营，支持来自大学、国家实验室和工业界的研究人员。

“NSF对2DCC的持续投资所产生的效益远远超出一个单一设施或机构，”MRI主任兼材料科学与工程教授Joshua Robinson表示。“它推动了发现，拓宽了先进研究能力的获取渠道，并为来自全国各机构的科学家提供了实践培训。我们深深感激NSF的持续信任，以及在2DCC迈向长期可持续性过程中在这一基础上继续发展的机会。”

材料科学与工程副教授、2DCC副主任Stephanie Law表示，该联盟深深感谢NSF“持续不断的支持”。这项投资使宾夕法尼亚州立大学得以开发出先进设备与科学专业知识的罕见组合，并将这些能力提供给那些在本机构无法获得这些资源的研究人员。

“不仅在美国，而且在全世界，开放且可访问的二维材料设施都不多，”Law表示。“我们是北美少数几个可供人们前来制备二维材料的设施之一。”

2DCC生产的二维材料是仅有一层或几层原子厚的晶体。在这个尺度上，它们展现出传统块体材料所不具备的电学、光学和磁学特性。研究人员正在探索这些材料在下一代电子器件、光子学、量子技术和新型计算方法中的应用。

“这些材料对下一代计算具有重要意义，”Law表示。“如果你想超越硅——制造计算机芯片所用的材料，我们就需要关注这些新材料，而二维材料是最有希望的候选者之一。除了应用之外，它们还带来了基础物理和量子科学的突破，这是许多未来技术的基础。”

该设施的开放用户模式是其影响力的核心。研究人员可以来到宾夕法尼亚州立大学，与2DCC科学家和设备合作，或与设施工作人员协作，由工作人员生长材料并为在其他地方进行的研究提供数据。Law表示，这种访问对于以本科生为主的机构和许多非R1类机构的研究人员尤其宝贵，因为这些机构可能没有可比的材料生长和表征工具。

一个例子是凯尼恩学院（Kenyon College），该学院自2018年以来一直与2DCC合作，让本科生参与薄膜生长和电子结构的研究。一位教师约90%的项目都是与该设施合作完成的，这些工作带来了论文发表、全国会议报告和新的学生研究机会。

2DCC还提供一致的高质量材料，使用户能够进行原本难以开展的实验。宾夕法尼亚大学的一名教师使用2DCC生长的材料研究了具有光子学和量子技术潜在应用的分层结构。他与该设施的合作已产生了多篇论文以及学生和博士后研究人员的培训机会。

教育和培训是该联盟使命的另一个核心部分。其驻校学者访问项目（Resident Scholar Visitor Program, RSVP） 将来自其他机构的研究生和早期职业研究人员带到宾夕法尼亚州立大学，接受薄膜沉积、块体晶体生长、表征、理论和模拟等领域的扩展实践培训。Law表示，RSVP是NSF强调继续支持的项目之一。

“NSF材料创新平台作为用户设施服务于广泛的全国性需求，为材料科学研究提供一些最好的设备和专业知识，”NSF数学与物理科学学部主任Tie Luo在一份新闻稿中表示。“NSF希望那些有好点子的研究人员，无论他们在美国的哪个地方，都能使用这些设备，并共同追求这些想法。”

2DCC还与最近获得NSF资助的可编程云实验室（Programmable Cloud Laboratory, PCL）密切相关，该实验室名为“Layered and Thin-film Technologies with Intelligent Cloud Experimentation（LATTICE）”， 位于宾夕法尼亚州立大学。LATTICE将由材料科学与工程杰出教授、2DCC创始主任Joan Redwing领导。

LATTICE中包含的许多仪器都是2DCC的一部分。新的云实验室将使这些能力中的很大一部分可以通过远程方式访问，并将人工智能和机器学习集成到实验工作流程中，使地理上分散的用户无需前往大学公园即可开展和协调实验。

“LATTICE将使全国各地的科学家、学生和工业界更容易使用宾夕法尼亚州立大学的先进材料研究设施，同时通过远程实验和人工智能改变我们发现和开发新材料的方式，”Redwing表示。

Law表示，LATTICE是2DCC和Redwing领导力的重大成功，表明联邦对基础研究基础设施的持续投资如何能够带来新的项目、伙伴关系和发现。

“我们2DCC的成员为我们的工作感到自豪。我们服务着广泛的用户群体，并在科学和工程领域不断取得发现，”Law表示。“NSF的这笔慷慨资助不仅将为宾夕法尼亚州立大学带来卓越的投资回报，也将为所有关注下一代材料的人带来回报。”