日前，我國科學家開發(fā)了一種名為“石蠟輔助浸入法”的新技術，成功讓二維材料“卷起來”，制備出具有可控手性的石墨烯卷，為未來量子計算和自旋電子器件的發(fā)展奠定了堅實基礎。
由天津大學教授胡文平、雷圣賓、李奇峰和副教授沈永濤帶領團隊取得的這一研究成果近日發(fā)表在國際權威期刊《自然·材料》上。手性是指物體與其鏡像不能完全重合的特性，就像人的左右手互為鏡像卻不能完全重合。在材料科學領域，手性材料的開發(fā)對于推動光學器件、自旋電子學和量子計算等前沿技術的發(fā)展具有重要意義。
石墨烯作為一種經(jīng)典的二維材料，其電導率高、機械強度高和化學穩(wěn)定性強，但石墨烯本身是無手性的。科學家們嘗試通過卷曲等方式將手性引入石墨烯和其他二維材料中，以探索其潛在的新特性和應用。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)自旋電子學功能的手性二維材料非常有限，且缺乏普適的制備方法。
天津大學研究團隊針對這一難題開發(fā)了一種名為“石蠟輔助浸入法”的新技術，能夠以可控的角度卷曲石墨烯，從而制備出具有特定手性的石墨烯卷。
實驗結果表明，制備出的左旋和右旋石墨烯卷表現(xiàn)出顯著的光學活性和優(yōu)異的自旋選擇性效應。通過精確控制手性角度，研究人員還實現(xiàn)了手性誘導的自旋選擇性調(diào)控，這一特性使石墨烯卷在自旋電子學領域具有獨特的應用潛力。
此外，研究團隊還發(fā)現(xiàn)，電子主要沿著石墨烯卷的一側移動，從而產(chǎn)生優(yōu)先自旋極化。這種手性誘導的自旋選擇性效應為開發(fā)高效的自旋濾波器和自旋電子器件提供了新的可能性。
“這項研究成果不僅為非手性二維材料的手性調(diào)控提供了一種通用方法，還為探索量子行為和開發(fā)室溫自旋電子技術開辟了新的方向。”雷圣賓介紹，未來，這項技術有望在自旋電子器件、量子計算、光學器件、材料科學等領域?qū)崿F(xiàn)超越傳統(tǒng)碳材料的獨特功能，也為自旋電子學和量子技術的發(fā)展注入了新的活力。
