我国科学家制备出可控手性石墨烯卷

  新华社天津2月25日电（记者张建新、栗雅婷）日前，我国科学家开发了一种名为“石蜡辅助浸入法”的新技术，成功让二维材料“卷起来”，制备出具有可控手性的石墨烯卷，为未来量子计算和自旋电子器件的发展奠定了坚实基础。

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  由天津大学教授胡文平、雷圣宾、李奇峰和副教授沈永涛带领团队取得的这一研究成果近日发表在国际权威期刊《自然·材料》上。

  手性是指物体与其镜像不能完全重合的特性，就像人的左右手互为镜像却不能完全重合。在材料科学领域，手性材料的开发对于推动光学器件、自旋电子学和量子计算等前沿技术的发展具有重要意义。

  石墨烯作为一种经典的二维材料，其电导率高、机械强度高和化学稳定性强，但石墨烯本身是无手性的。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。目前，能够实现自旋电子学功能的手性二维材料非常有限，且缺乏普适的制备方法。

　　图为手性石墨烯卷的形成示意图。（受访者供图）

  天津大学研究团队针对这一难题开发了一种名为“石蜡辅助浸入法”的新技术，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。

  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。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的方向。”雷圣宾介绍，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，也为自旋电子学和量子技术的发展注入了新的活力。