实验室成就见证科技进步的里程碑

手性石墨烯卷的研究突破：在量子计算与自旋电子学领域展现潜力

感谢IT之家网友天擎的线索投递！近日，IT之家报道了一项关于手性材料的重要研究成果。
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2月22日在《自然・材料》发表，为量子计算与自旋电子器件发展提供了关键技术支撑。

一、手性石墨烯卷的研究背景

在非手性石墨烯和其他二维材料中创造手性材料，可潜在应用在先进光学、电子学和自旋电子学中。
光学活性和相关手性电子特性的研究一直是科研领域的热点，但在精准控制这些材料的手性方面存在实验挑战。

二、研究团队的技术突破

胡文平教授团队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。
这项技术通过控制石墨烯浸入溶剂的垂直速度与角度，实现了精准卷曲。
在单晶石墨烯表面涂覆石蜡后，其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。

这一技术的优势在于，它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。
该技术还为制备具有特定功能的手性材料提供了新的途径。

三、手性石墨烯卷的性质与应用

左手与右手石墨烯卷表现出显著的光学活性差异。
研究团队通过拉曼光谱与透射电镜验证，其室温自旋极化率超过90%。
这一成果在自旋电子学领域具有重要意义，为量子计算和自旋电子器件的发展提供了关键技术支撑。

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。
这种效应源于曲率引发的自旋-轨道耦合作用，而非传统重原子贡献。
这一发现为我们理解手性材料的电子性质提供了新的视角。

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。

四、展望

手性石墨烯卷的研究不仅在学术领域引起了广泛关注，而且在应用方面展现出了巨大的潜力。
随着研究的深入，我们有望在手性材料领域取得更多突破，为量子计算、自旋电子学、光学等领域的发展提供更多关键技术。

石蜡辅助浸入法技术的成功研发，为制备其他二维材料的手性结构提供了新的途径。
未来，我们可以期待更多具有优异性能的手性材料被开发出来，为科技发展做出更大贡献。

五、总结

天津大学胡文平教授团队在手性石墨烯卷的研究领域取得了重要突破，为量子计算和自旋电子器件的发展提供了关键技术支撑。
他们的研究成果不仅展示了手性材料在学术领域的价值，更在实际应用方面展现出了巨大的潜力。
我们期待未来手性材料领域的更多突破，为科技发展注入新的活力。

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