本方向依托稳态强磁场极端实验平台，聚焦极端磁场条件下特殊功能材料的设计、可控合成与性能调控。依托强磁场独特的物理调控优势，突破传统制备工艺瓶颈，精准调控材料微观组织结构与电子结构，重点开展高性能催化材料、碳基量子点材料、二维量子功能材料、有机半导体材料的研发与优化。深入解析极端磁场环境下材料“磁-构-效”的内在关联与演化规律，揭示强磁场对材料结构、性能的调控机制，是极端条件科学与先进新材料深度交叉融合的前沿研究领域。
本方向依托稳态强磁场大科学装置，自主研发了低温强磁场下的超快磁光克尔、超快太赫兹光谱以及显微磁光克尔/拉曼/荧光/二次谐波等光学测量系统。以低维拓扑磁体、反铁磁体和交错磁体等新型量子材料为研究对象，利用强磁场实现电子自旋、轨道序与朗道能级的精准调控，揭示磁有序—电子—晶格—激子间的多体耦合微观机制，进而厘清奈尔温度附近光谱反常、自旋超快弛豫及磁场诱导量子相变等关键物理行为，为低维自旋光电器件、超快磁存储和量子信息材料的设计与应用提供理论支撑。
本团队聚焦强磁场极端环境下的光学测量技术开发，自主搭建磁光克尔效应（MOKE）、二次谐波（SHG）、超快光谱、荧光光谱及拉曼光谱等多套光学测试系统，攻克低温强磁场条件下光路精准对准、微弱信号提取与抗干扰等关键技术难题。同时自主研制专用激光器、高灵敏度光电探测器等核心器件，形成系统集成与器件研制的全链条技术能力，为前沿科学研究提供可靠的光学测量技术支撑。