近期，一項(xiàng)關(guān)于手性石墨烯材料的突破性研究成果引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。這項(xiàng)研究由天津大學(xué)的胡文平教授團(tuán)隊(duì)攜手雷圣賓、李奇峰教授及沈永濤副教授共同完成，他們成功開發(fā)出一種全新的制備技術(shù)，為先進(jìn)光學(xué)、電子學(xué)和自旋電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的道路。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主研發(fā)的“石蠟輔助浸入法”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯手性的精準(zhǔn)控制。這一技術(shù)通過(guò)精確調(diào)控石墨烯浸入溶劑的速度和角度，使其在異丙醇中定向卷曲，從而形成了具有特定手性的石墨烯卷。這種方法的創(chuàng)新之處在于，它能夠在-30°至30°的范圍內(nèi)精確調(diào)整手性角，同時(shí)保持層間距在0.34±0.02納米，有效解決了傳統(tǒng)卷曲技術(shù)中易裂解的問(wèn)題。

值得注意的是，這種手性石墨烯卷在室溫下展現(xiàn)出了超過(guò)90%的自旋極化率，這一成果被發(fā)表在《自然?材料》雜志上。這一發(fā)現(xiàn)不僅為量子計(jì)算和自旋電子器件的發(fā)展提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐，還揭示了曲率引發(fā)的自旋-軌道耦合作用在電子運(yùn)動(dòng)中的重要作用。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)拉曼光譜和透射電鏡等手段驗(yàn)證了左手與右手石墨烯卷在光學(xué)活性上的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，電子在手性卷曲側(cè)的運(yùn)動(dòng)具有顯著的優(yōu)先性，這種強(qiáng)自旋選擇性效應(yīng)源于曲率而非傳統(tǒng)重原子的貢獻(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)為理解手性材料中的電子行為提供了新的視角。

原位磁導(dǎo)電原子力顯微鏡（MCP-AFM）測(cè)試進(jìn)一步揭示了手性石墨烯卷的自旋濾波效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，右手卷在特定磁化方向下電流顯著增強(qiáng)，而左手卷則表現(xiàn)出相反的特性。這種手性依賴的效應(yīng)為構(gòu)建高效自旋電子器件提供了新的可能性，例如磁隨機(jī)存儲(chǔ)器等。

胡文平教授團(tuán)隊(duì)的研究不僅展示了“石蠟輔助浸入法”在制備手性石墨烯卷方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，還揭示了手性材料在電子學(xué)和自旋電子學(xué)中的巨大潛力。這一成果有望推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用創(chuàng)新。

同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還指出，這種制備技術(shù)具有廣泛的適用性，可以推廣到其他二維材料的制備中。隨著研究的深入，未來(lái)有望在高產(chǎn)量制備手性二維材料方面取得更多突破，為新材料領(lǐng)域的發(fā)展注入新的活力。