首次在室温下实现 90% 自旋极化率，我国科学家突破可控手性石墨烯卷制备难题

IT之家 2 月 25 日消息，在非手性石墨烯和其他二维材料中，所创造的手性材料，可潜在应用在先进光学、电子学和自旋电子学中的。然而，光学活性和相关手性电子特性的研究，受制于实验挑战，特别是在精准控制这些材料的手性方面。

天津大学胡文平教授团队联合雷圣宾、李奇峰教授及沈永涛副教授，通过自主研发的“石蜡辅助浸入法”技术，成功制备出具有可控手性的石墨烯卷。

该成果于 2025 年 2 月 22 日发表于《自然・材料》（IT之家附 DOI:10.1038 / s41563-025-02127-8），首次在室温下实现手性石墨烯卷 90% 以上的自旋极化率，为量子计算与自旋电子器件发展提供了关键技术支撑

研究团队开发的“石蜡辅助浸入法”，通过控制石墨烯浸入溶剂的垂直速度与角度，实现精准卷曲。单晶石墨烯表面涂覆石蜡后，在异丙醇中定向卷曲，手性角可在-30° 至 30° 范围内精确调节，层间距稳定在 0.34±0.02 纳米。该方法可推广至其他二维材料，实现高产量制备，解决了传统卷曲技术沿锯齿形边缘易裂解的问题。

左手与右手石墨烯卷表现出显著的光学活性差异，通过拉曼光谱与透射电镜验证，其室温自旋极化率超过 90%。狄拉克费米子模型显示，电子沿手性卷曲侧优先运动，产生强自旋选择性效应，这源于曲率引发的自旋-轨道耦合作用，而非传统重原子贡献。

原位磁导电原子力显微镜（MCP-AFM）测试表明，右手卷在特定磁化方向下电流显著增强，左手卷则呈现相反特性。这种手性依赖的自旋滤波效应，为构建高效自旋电子器件（如磁随机存储器）提供了新路径。

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