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之家报道称，在非手性石墨烯和其他二维材料中，研究人员已经创造出手性材料，这些材料可能被应用于先进光学、电子学和自旋电子学中。然而，由于实验挑战的限制，特别是在精确控制这些材料的手性方面，光学活性和相关手性电子特性的研究受到了限制。

天津大学胡文平教授团队与雷圣宾、李奇峰教授以及沈永涛副教授联合开展研究，他们成功使用自主研发的“石蜡辅助浸入法”技术制备了具有可控手性的石墨烯卷。

这项成果于2025年2月22日发表在《自然・材料》（IT之家附 DOI:10.1038 / s41563-025-02127-8）上，他们首次在室温下实现手性石墨烯卷的自旋极化率超过90%，为量子计算与自旋电子器件的发展提供了关键技术支持。

研究团队研发的“石蜡辅助浸入法”通过控制石墨烯浸入溶剂的垂直速度和角度，实现了精确的卷曲。在将单晶石墨烯表面涂覆石蜡后，他们在异丙醇中实现了定向卷曲，手性角度可在-30°至30°范围内精确调节，而层间距稳定在0.34±0.02纳米。这一方法可以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脱落的问题。

左手和右手石墨烯卷呈现出明显的光学活性差异，通过拉曼光谱和透射电镜验证，室温下的自旋极化率超过90%。狄拉克费米子模型显示，电子在手性卷曲侧优先运动，产生强烈的自旋选择性效应，这是由曲率引发的自旋-轨道耦合作用造成的，而非传统的重原子效应。

利用原位磁导电原子力显微镜(MCP-AFM)测试，研究发现右手卷在特定磁化方向下电流显著增强，而左手卷则显示出相反的特性。这种手性依赖的自旋滤波效应为构建高效的自旋电子器件（如磁随机存储器）提供了新的途径。

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