近期，科學界傳來一項振奮人心的消息：一種新型手性石墨烯材料在先進光學、電子學和自旋電子學領域展現出巨大潛力。這項突破性研究由天津大學的胡文平教授團隊攜手雷圣賓、李奇峰教授及沈永濤副教授共同完成，其成果于今年早些時候在國際權威期刊《自然·材料》上發表。
長久以來，盡管在非手性石墨烯及其他二維材料中引入手性特性被視為提升材料性能的關鍵，但實驗技術上的限制，尤其是對手性控制的精準度不足，一直是制約該領域發展的瓶頸。然而，天津大學的研究團隊通過自主研發的“石蠟輔助浸入法”，成功克服了這一難題。
該方法的核心在于通過精確控制石墨烯浸入溶劑時的垂直速度和角度，實現了對其卷曲形態的精準操控。具體而言，研究團隊在單晶石墨烯表面涂覆石蠟后，使其在異丙醇中定向卷曲。實驗結果顯示，該方法能夠將石墨烯卷的手性角精確調整至-30°至30°之間，并保持層間距穩定在約0.34納米，誤差不超過0.02納米。
更為引人注目的是，這種“石蠟輔助浸入法”不僅適用于石墨烯，還為其他二維材料的大規模制備提供了新思路。它有效解決了傳統卷曲技術中材料易沿鋸齒形邊緣裂解的問題，從而極大地提升了材料的穩定性和實用性。
在進一步的研究中，研究人員發現左手與右手石墨烯卷在光學活性上存在顯著差異。通過拉曼光譜和透射電鏡的驗證，他們驚喜地發現，這些石墨烯卷在室溫下的自旋極化率竟超過了90%。這一發現得益于曲率引發的自旋-軌道耦合作用，而非傳統意義上的重原子貢獻。基于狄拉克費米子模型的理論分析進一步證實了這一發現。
原位磁導電原子力顯微鏡的測試結果顯示，右手石墨烯卷在特定磁化方向下表現出電流特性的顯著增強，而左手石墨烯卷則呈現出相反的現象。這種依賴手性的自旋濾波效應為高效自旋電子器件的設計提供了全新的思路，如磁隨機存儲器等。
天津大學研究團隊的這一成果不僅為手性材料的應用奠定了堅實的基礎，更為量子計算和自旋電子學領域的技術革新提供了重要的科學依據和技術支持。這一突破性進展無疑將推動相關領域的快速發展，為人類科技的進步貢獻新的力量。
