我國科學(xué)家制備出可控手性石墨烯卷

2025/2/26 10:52:04    來(lái)源：新華社CNML文字

　　新華社天津2月25日電（記者張建新、栗雅婷）日前，我國科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種名為“石蠟輔助浸入法”的新技術(shù)，成功讓二維材料“卷起來(lái)”，制備出具有可控手性的石墨烯卷，為未來(lái)量子計算和自旋電子器件的發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎。

　　由天津大學(xué)教授胡文平、雷圣賓、李奇峰和副教授沈永濤帶領(lǐng)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(xué)領(lǐng)域，手性材料的開(kāi)發(fā)對于推動(dòng)光學(xué)器件、自旋電子學(xué)和量子計算等前沿技術(shù)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(xué)穩定性強，但石墨烯本身是無(wú)手性的�？茖W(xué)家們嘗試通過(guò)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，能夠實(shí)現自旋電子學(xué)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(xué)研究團隊針對這一難題開(kāi)發(fā)了一種名為“石蠟輔助浸入法”的新技術(shù)，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(shí)驗結果表明，制備出的左旋和右旋石墨烯卷表現出顯著(zhù)的光學(xué)活性和優(yōu)異的自旋選擇性效應。通過(guò)精確控制手性角度，研究人員還實(shí)現了手性誘導的自旋選擇性調控，這一特性使石墨烯卷在自旋電子學(xué)領(lǐng)域具有獨特的應用潛力。

　　此外，研究團隊還發(fā)現，電子主要沿著(zhù)石墨烯卷的一側移動(dòng)，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(kāi)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控提供了一種通用方法，還為探索量子行為和開(kāi)發(fā)室溫自旋電子技術(shù)開(kāi)辟了新的方向�！崩资ベe介紹，未來(lái)，這項技術(shù)有望在自旋電子器件、量子計算、光學(xué)器件、材料科學(xué)等領(lǐng)域實(shí)現超越傳統碳材料的獨特功能，也為自旋電子學(xué)和量子技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。

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