天大研发可控手性石墨烯卷

       日前，由天津大学胡文平教授、雷圣宾教授、李奇峰教授和沈永涛副教授组成的联合研究团队，开发了一种名为石蜡辅助浸入法的新技术，制备出具有可控手性的石墨烯卷，为二维材料的手性调控及其在自旋电子学领域的应用提供了新思路。这一突破性进展为材料科学领域注入了新活力，也为未来量子计算和自旋电子器件的发展奠定了基础。

  近年来，科学家们尝试通过卷曲等方式将手性引入石墨烯和其他二维材料中，以探索其潜在的新特性和应用。此次天津大学联合研究团队开发的石蜡辅助浸入法，能够以可控的角度卷曲石墨烯，从而制备出具有特定手性的石墨烯卷。这种方法不仅适用于石墨烯，还可以推广到其他二维材料中。

  具体来看，研究人员在单晶石墨烯表面涂覆一层石蜡，并将其转移到硅基板上。随后，通过将样品垂直浸入异丙醇中，利用溶剂的表面张力将石墨烯卷曲成管状结构。通过调整浸入速度和溶剂极性，研究人员能够精确控制石墨烯卷的手性角度，从而调控其光学和电子特性。

  实验结果表明，制备出的左旋和右旋石墨烯卷表现出显著的光学活性和优异的自旋选择性效应。在室温下，这些石墨烯卷的自旋极化率超过90%，远高于其它碳材料。通过精确控制手性角度，研究人员还实现了手性诱导的自旋选择性调控，这一特性使石墨烯卷在自旋电子学领域具有独特的应用潜力。此外，研究团队还发现，电子主要沿着石墨烯卷的一侧移动，从而产生优先自旋极化。这种手性诱导的自旋选择性效应为开发高效的自旋滤波器和自旋电子器件提供了新的可能性。

  “这项研究成果不仅为非手性二维材料的手性调控提供了一种通用方法，还为探索量子行为和开发室温自旋电子技术开辟了新方向。”雷圣宾介绍说，“未来，这项技术有望在自旋电子器件、量子计算、光学器件、材料科学等领域实现超越传统碳材料的独特功能，也将为自旋电子学和量子技术的发展注入新活力。”