2025-02-26 01:41:45 作者：

在非手性石墨烯以及其他二維材料中，研究者通過引入手性特性，成功開發出一種潛在應用于先進光學、電子學以及自旋電子學領域的新型材料。然而，由于實驗技術上的限制，尤其是在精確控制這些材料手性方面的挑戰，相關領域的研究進展一度受到制約。

近日，由天津大學胡文平教授團隊牽頭，聯合雷圣賓、李奇峰教授以及沈永濤副教授共同開展的研究取得重要突破。他們利用自主研發的“石蠟輔助浸入法”，成功制備出具備可控手性的石墨烯卷。這一研究成果于2025年2月22日發表在國際權威期刊自然·材料上。研究表明，該技術首次在室溫條件下實現了手性石墨烯卷超過90%的自旋極化率，為量子計算和自旋電子器件的發展提供了關鍵技術支撐。

研究人員通過“石蠟輔助浸入法”控制石墨烯浸入溶劑時的垂直速度與角度，實現對其精準卷曲的操作。具體而言，單晶石墨烯表面在涂覆石蠟后，可定向卷曲于異丙醇中。實驗結果表明，該方法能夠將石墨烯卷的手性角精確調節至-30°至30°范圍內，同時保持層間距穩定在0.34±0.02納米。值得注意的是，這種方法不僅適用于石墨烯，還可推廣至其他二維材料的大規模制備，有效解決了傳統卷曲技術中沿鋸齒形邊緣易裂解的問題。

進一步研究發現，左手與右手石墨烯卷在光學活性上表現出顯著差異。通過拉曼光譜和透射電鏡驗證，其室溫下的自旋極化率超過90%?；诘依速M米子模型的理論分析顯示，電子在手性卷曲側的優先運動產生了強烈的自旋選擇性效應，這種現象主要源于曲率引發的自旋-軌道耦合作用，而非傳統意義上的重原子貢獻。

此外，原位磁導電原子力顯微鏡測試結果表明，右手石墨烯卷在特定磁化方向下表現出顯著增強的電流特性，而左手石墨烯卷則呈現相反的現象。這種依賴手性的自旋濾波效應為設計和構建高效自旋電子器件（例如磁隨機存儲器）開辟了全新的路徑。

該研究不僅為手性材料的應用奠定了堅實的基礎，還為未來量子計算與自旋電子學領域的技術革新提供了重要的科學依據和技術支持。