天津大学研发可控手性石墨烯卷为自旋电子学开辟新路径
和商网天津2月25日电 (记者 孙玲玲)记者25日从天津大学获悉，日前，该校胡文平教授、雷圣宾教授、李奇峰教授和沈永涛副教授联合团队开发了一种名为“石蜡辅助浸入法”的新技术，成功制备出具有可控手性的石墨烯卷，为二维材料的手性调控及其在自旋电子学领域的应用提供了全新思路。这一突破性进展不仅为材料科学领域注入了新活力，也为未来量子计算和自旋电子器件的发展奠定了坚实基础。相关成果已发表于国际权威期刊《自然·材料》。
手性石墨烯卷的形成示意图。(天津大学供图)据了解，手性是指物体与其镜像不能完全重合的特性，就像我们的左手和右手一样。手性在自然界中无处不在，从分子到材料，手性结构往往表现出独特的光学、电子和化学性质。例如，许多药物分子因其手性不同而具有截然不同的生物活性。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，因其高电导率、优异的机械强度和化学稳定性，一直是材料科学研究的焦点。然而，石墨烯本身是无手性的。近年来，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。然而，如何在二维材料中精确引入手性仍然是一个巨大的挑战。目前，能够实现手性自旋电子学功能的二维材料非常有限，且缺乏普适的制备方法。
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。这种方法不仅适用于石墨烯，还可以推广到其他二维材料中，实现高产量生产。
“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。”团队雷圣宾教授介绍，“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。(完)