高压物理与材料科学实验室是由山东省泰山学者青年专家刘晓兵教授领导和协调的一支由多名青年骨干教师、博士硕士研究生组成的年轻队伍。目前，团队包含教授3人，副教授5人，青年副教授2人。其中，国家人才计划入选者2人（张永胜，刘晓兵），山东省泰山学者特聘专家1人（张永胜），山东省泰山学者青年专家2人（刘晓兵、陈欣），山东省杰出基金获得者1人（刘晓兵），山东省优秀青年基金获得者2人（刘晓兵、陈欣），山东省青年创新团队2个。
课题组主要围绕高压下材料结构与物性开展研究工作，主要包括：
1、新型超硬多功能材料的制备与物性研究，包括高导电金刚石单晶的制备与物性研究、金刚石单晶内部N-V中心的可控制备、基于金刚石光学性质的光学器件研究和新型超硬多功能纳米聚晶材料的设计与制备；
2、新型低维柔性功能材料的设计与制备，包括黑磷基柔性热电材料的设计与合成、锗磷基新型储能二维材料设计与合成；
3、高温超导材料相变与物性研究，包括探究较低压力区间更高超导转变温度的超导体、二维层状功能的高压相变研究。
4、新型能源材料、储能材料的设计与实验制备，包括五唑阴离子叠氮化物的研究、高压下大尺度二维功能材料的合成与性能研究。
围绕相关课题，课题组取得了一系列创新性成果：
1、高导电n型金刚石半导体制备
n型金刚石半导体的制备目前仍是材料物理界最富有挑战性的课题之一。在此前通过在金刚石结构中掺杂氮、硫、磷元素来制备n型半导体，但受限于其杂质带隙通常处于深能级或多重能级，严重限制了金刚石材料在电子器件中的广泛应用。实验室团队人员率先提出通过硼、氧共同掺杂调整金刚石导电特性，在{111}表面调控出低形成能、高稳定的浅能级施主，实现了高导电n型金刚石单晶的制备（尺寸7.6 mm），成功将表面载流子浓度提高近100倍，达到1020-1021 cm-3。这一结果于2019年4月以直接投稿的方式发表在《美国科学院院刊》（P. Natl. Acad. Sci. USA, 2019, 116, 7703-7711, 已被引用45次），被《中国超硬材料网》、《齐鲁网》和《搜狐新闻》等媒体作为超硬材料领域突破性进展进行了报道。
同时，本实验团队还制备了超硬导电的六方NaB4碱金属硼化物。[Adv. Funct. Mater., 2021, 32, 2110872]。合成了硬度值可以达到90 GPa，韧性值达到18.37 MPa m0.5的纳米金刚石聚晶材料，其中韧性是目前已发现的纳米金刚石材料中的最高值。[Nanoscale Adv., 2020, 2, 691-698, 被选为杂志后封面]。
2、黑磷基柔性、超轻、高转化效率热电材料的设计与开发
开发高效、环保的新型热电材料是当今能源材料研究领域的热点方向之一。为有效提高黑磷材料热电转换效率，实验室研究团队针对电子结构优化的问题，构建了不同浓度的黑磷掺杂体系，发现p型BiP7的最优室温ZT可以达到1.21，n型NP3的最优ZT可以达到0.87[Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1904346]。同时，本团队充分挖掘黑磷层内热电转化效率各向异性这一独特优势，证实（1,1）晶轴取向黑磷纳米管的电子结构具有多能谷的能带特征，有利于电输运性能的提升，室温热电优值相比黑磷约提高了一个数量级[Small, 2020, 16, 2001820]，该工作被为Materials Views China亮点报道，本团队证实了黑磷异质结扭转角[Small, 2022,2204197]以及构建异质结[ACS Appl. Mater. Interfaces 13, 18800, 2021]能够提升材料的热电性能。本研究团队首次成功合成了性能稳定且尺寸可调的一维黑磷-氮化硼纳米管复合材料[Chin. Phys. Lett., 2020, 37, 076204, 2020]上，该工作被选为CPL编辑推荐文章，并被Materials Views China杂志选为亮点报道。此外，还通过Te掺杂黑磷显著提升了黑磷的热电优值[Adv. Energy Mater. 2022, 2203014]。
3、超导材料
高压对于二维层状结构中平面内键的驱动行为仍缺乏明确的认识。本团队通过原位拉曼测量，证实通过二维-三维结构重建，GeP5中声子模明显软化，进而诱导出不寻常的超导行为，伴随压力诱导的非晶化，在13.5 GPa到60.0GPa,超导温度持续稳定在10.5 K左右。本团队将实验结果与第一性原理计算结果相结合，不仅提供了GeP5的详细高压相图，而且还建立了压力诱导的成键机制与增强超导之间的联系[J. Mater. Chem. A, 2020, 8, 20054-20061]。
4、低维柔性功能材料
开发环保、稳定、高转换效率的光伏器件是解决当今世界所面临的能源危机有效途径之一。基于先进高压合成技术和理论预测方法，本团队二维“绿色”铜基钙钛矿材料高压下光电转换效应研究方向取得突破性进展，通过在二维CuBr4钙钛矿层间插入C6H5CH2NH3（PMA）有机基团，构建了一种结构稳定的复合材料，具有成为高性能光伏候选材料的潜在应用[Angew. Chem. Int. Edit., 2022, 134, e202205491]。此外，团队还合成制备了具有高能量密度的Bi烯二维材料[J. Mater. Chem. C, 2022, 8, 12314-12322]，预测了具有超高气敏选择性的penta-BeP2气敏材料[ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022,14, 35229]。
